<?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">12301</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmc.2021.012301</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Optimal Control Model for the Transmission of Novel COVID-19</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Optimal Control Model for the Transmission of Novel COVID-19</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Optimal Control Model for the Transmission of Novel COVID-19</alt-title>
</title-group>
<contrib-group content-type="authors">
<contrib id="author-1" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western">
<surname>Baba</surname>
<given-names>Isa Abdullahi</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref>
<email>iababa.mth@buk.edu.ng</email>
</contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Nasidi</surname>
<given-names>Bashir Ahmad</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Baleanu</surname>
<given-names>Dumitru</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-4">4</xref></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Department of Mathematical Sciences, Bayero University Kano</institution>, <country>Nigeria</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Department of Mathematics, Cankaya University</institution>, <addr-line>Ankara, 06530</addr-line>, <country>Turkey</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>Institute of Space Sciences</institution>, <addr-line>Bucharest</addr-line>, <country>Romania</country></aff>
<aff id="aff-4"><label>4</label><institution>Department of Medical Research, China Medical University Hospital</institution>, <addr-line>Taichung</addr-line>, <country>Taiwan</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes><corresp id="cor1">&#x002A;Corresponding Author: Isa Abdullahi Baba. Email: <email>iababa.mth@buk.edu.ng</email></corresp></author-notes>
<pub-date pub-type="epub" date-type="pub" iso-8601-date="2020-10-30">
<day>30</day>
<month>10</month>
<year>2020</year>
</pub-date>
<volume>66</volume>
<issue>3</issue>
<fpage>3089</fpage>
<lpage>3106</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>24</day>
<month>06</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>06</day>
<month>10</month>
<year>2020</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2021 Baba, Nasidi and Baleanu</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Baba, Nasidi and Baleanu</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_12301.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>As the corona virus (COVID-19) pandemic ravages socio-economic activities in addition to devastating infectious and fatal consequences, optimal control strategy is an effective measure that neutralizes the scourge to its lowest ebb. In this paper, we present a mathematical model for the dynamics of COVID-19, and then we added an optimal control function to the model in order to effectively control the outbreak. We incorporate three main control efforts (isolation, quarantine and hospitalization) into the model aimed at controlling the spread of the pandemic. These efforts are further subdivided into five functions; <italic>u</italic><sub>1</sub>(<italic>t</italic>) (isolation of the susceptible communities), <italic>u</italic><sub>2</sub>(<italic>t</italic>) (contact track measure by which susceptible individuals with contact history are quarantined), <italic>u</italic><sub>3</sub>(<italic>t</italic>) (contact track measure by which infected individualsare quarantined), <italic>u</italic><sub>4</sub>(<italic>t</italic>) (control effort of hospitalizing the infected <italic>I</italic><sub>1</sub>) and <italic>u</italic><sub>5</sub>(<italic>t</italic>) (control effort of hospitalizing the infected <italic>I</italic><sub>2</sub>). We establish the existence of the optimal control and also its characterization by applying Pontryaging maximum principle. The disease free equilibrium solution (DFE) is found to be locally asymptotically stable and subsequently we used it to obtain the key parameter; basic reproduction number. We constructed Lyapunov function to which global stability of the solutions is established. Numerical simulations show how adopting the available control measures optimally, will drastically reduce the infectious populations.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>COVID-19</kwd>
<kwd>optimal control</kwd>
<kwd>Pontryaging maximum principle</kwd>
<kwd>mathematical model</kwd>
<kwd>existence of control</kwd>
<kwd>stability analysis</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>The novel coronavirus pneumonia which was officially named as Corona Virus Disease 2019 (COVID-19) by World Health Organization (WHO) was reported first in late December 2019, in Wuhan, China [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>]. The source of the virus is not yet known, but genetic investigation revealed that COVID-19 virus has the same genetic characteristics with SARS-CoV2 (which was likely to be originated from bats) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>]. It is also found to be significantly less severe than the other two coronaviruses; Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS-COV) and Middle East Respiratory Syndrome (MERS-COV) that caused an outbreak in 2002 and 2008 respectively [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. The most important routes of human to human transmission of COVID-19 are respiratory droplets and contact transmission [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>]. After the incubation period which is generally 2&#x2013;14 days, the mild symptoms may persist from high degree fever, cough and shortness of breath to being severely ill and subsequently death [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>].</p>
<p>As scientists all over the world are busy trying to develop a cure and vaccine, all hands must be put together to support and comply with the standard recommendations that can lower the transmissions of the disease. This is why, the following measures must be taken; social distancing, self-isolation, use of personal protective equipment (such as face mask, hand globes, overall gown, etc.), regular hand washing using soap or sanitizer, avoid having contact with person showing the symptoms and report any suspected case. Moreover, relevant authorities must engage in widely public orientation exercise for sensitization and enlightenment, banning of social (or religious) gathering and local (or international) trip, contact tracing and isolation of infected individuals, providing sanitizers at public domains like markets and car parks, fumigating exercise, and to the large extent imposing lockdown.</p>
<p>The scourge does not only cause apocalyptic proportion in terms of infection, morbidity and fatality, but also socio-economic consequences. To control the above mentioned problems, there is need to have better understanding on the transmission dynamics of the disease. This could be achieved by developing mathematical model that optimizes the possible control measures.</p>
<p>Optimal control is considered as an effective mathematical tool used to optimize the control problems arising in different field including epidemiology, aeronautic engineering, economics, finance, robotics, etc [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>]. Mathematical model offers an insight in to the transmission and control of infectious disease [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>]. Zhao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>] developed a Susceptible, Un-quarantined infected, Quarantined infected, Confirmed infected (SUQC) model to characterize the dynamics of COVID-19 and explicitly parameterize the intervention effects of control measures. Song et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>] established deterministic mathematical model (SEIHR) to suit Korean outbreak, in which he estimated the reproduction number and the effect of preventive measures.</p>
<p>Tahir et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>] developed a mathematical model (for MERS) in form of nonlinear system of differential equations, in which he considered a camel to be the source of the infection. The virus is then spread to human population, then human to human transmission, then human to clinic center and then human to care center. They used Lyapunov function to investigate the global stability analyses of the equilibrium solutions and subsequently obtained the basic reproduction number or roughly, a key parameter describing transmission of the infection.</p>
<p>Yang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>] proposed a mathematical model to investigate the current outbreak of the coronavirus disease (COVID-19) in Wuhan, China. The model described the multiple transmission pathways in the infection dynamics, and emphasized the role of environmental reservoir in the transmission and spread of the disease. However, the model employed non-constant transmission rates which change with the epidemiological status and environmental conditions and which reflect the impact of the ongoing disease control measures.</p>
<p>Chen et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>] modeled (based on SEIR) the outbreak in Wuhan with individual reaction and governmental action (holiday extension, city lockdown, hospitalization and quarantine) in which they estimated the preliminary magnitude of different effect of individual reaction and governmental action. Sunhwa et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>] developed a Bats-Hosts-Reservoir-People (BHRP) transmission network model for the potential transmission from the infection source (probably bats) to the human, which focuses on calculating <italic>R</italic><sub>0</sub>. Elhia et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>] developed a mathematical model based on the epidemiology of COVID-19, incorporating the isolation of healthy people, confirmed cases and close contacts.</p>
<p>Most of these models have a general shortcoming of not taking into consideration time dependent control strategies. For the model to be more realistic, it has to be time dependent [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>]. Here, we modified the work of Elhia et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>], by incorporating control functions with the aim of deriving optimal control that drastically minimizes the spread of the infection.</p>
<p>The paper is arranged in the following order: Chapter 1 gives the introduction, Chapter 2 gives preliminary definitions and theorems, Chapter 3 is the model formulation, Chapter 4 discusses the formulation and analysis of optimal control, Chapter 5 presents local and global stability analyses of the solutions of the model and the derivation of the reproduction number and lastly Chapter 6 gives numerical simulation results and then the discussion follows.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Preliminary Definitions and Theorem</title>
<p>Definition 1 (Optimal Control) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>]: A fairly general continuous time optimal control problem can be defined as follows:</p>
<p><bold><italic>Problem i</italic></bold>: To find the control vector trajectory <inline-formula id="ieqn-1"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-1.png"/><tex-math id="tex-ieqn-1"><![CDATA[$u\colon [t_{0}, t_{f}]\in \mathbb{R}\rightarrow \mathbb{R}^{n}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mi>&#x211D;</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> that minimizes the performance index:</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[$$\begin{equation}
J({\boldsymbol{u}})=\varphi \left({\boldsymbol{x}} \left(t_{f}\right)\right)+\int_{t_{0}}^{t_{f}}L \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right), {\boldsymbol{u}} \left(t\right), t\right)dt.
 \label{eqn-1}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub> </mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:mi>u</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:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Subject to:</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[$$\begin{equation}
\dot{{\boldsymbol{x}}} \left(t\right)={\boldsymbol{f}} \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right), {\boldsymbol{u}} \left(t\right), t\right) ,\quad {\boldsymbol{x}} \left(t_{0}\right)={\boldsymbol{x}}_{0}.
 \label{eqn-2}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover><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:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:mi>u</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:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</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:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-2"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-2.png"/><tex-math id="tex-ieqn-2"><![CDATA[${\boldsymbol{x}}=({x_{\mathbf{1}}}, {x_{\mathbf{2}}}, {x_{\mathbf{3}}}, \ldots , {x_{{\boldsymbol{n}}}})^{\boldsymbol{T}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>2</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>3</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-3"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-3.png"/><tex-math id="tex-ieqn-3"><![CDATA[${\boldsymbol{f}}=({f_{\mathbf{1}}}, {f_{\mathbf{2}}}, {f_{\mathbf{3}}}, \ldots , {f_{{\boldsymbol{n}}}})^{\boldsymbol{T}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>2</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>3</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-4"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-4.png"/><tex-math id="tex-ieqn-4"><![CDATA[$\varphi \colon \mathbb{R}^{n}\times \mathbb{R}\rightarrow \mathbb{R}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x211D;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>&#x211D;</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x211D;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> is a terminal cost function.</p>
<p><bold><italic>Problem ii:</italic></bold> Find <italic>t<sub>f</sub></italic> and <inline-formula id="ieqn-5"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-5.png"/><tex-math id="tex-ieqn-5"><![CDATA[${\boldsymbol{u}} \left(t\right)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mi>u</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> to minimize:
<disp-formula id="eqn-3a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-3a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-3a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 J=\int_{t_{0}}^{t_{f}}1dt=t_{f}-t_{0}.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-3a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub> </mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>Subject to:
<disp-formula id="eqn-4a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-4a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-4a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \dot{{\boldsymbol{x}}} \left(t\right)={\boldsymbol{f}} \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right), {\boldsymbol{u}} \left(t\right), t\right) ,\quad {\boldsymbol{x}} \left(t_{0}\right)={\boldsymbol{x}}_{0}.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-4a" display="block"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover><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:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:mi>u</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:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</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:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>This special type of optimal control problem is called the minimum time problem.</p>
<p>Definition 2 (Hamiltonian): A time varying Lagrange&#x2019;s multiplier function <inline-formula id="ieqn-6"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-6.png"/><tex-math id="tex-ieqn-6"><![CDATA[$\lambda \colon [t_{0}, t_{f}]\rightarrow \mathbb{R}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mi>&#x211D;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula>, also known as the co-state define Hamiltonian function <italic>H</italic> as:</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[$$\begin{equation}
H \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right), {\boldsymbol{u}} \left(t\right), \lambda \left(t\right), t\right)=L \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right), {\boldsymbol{u}} \left(t\right), t\right)+\lambda \left(t\right)^{T}{\boldsymbol{f}} \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right), {\boldsymbol{u}} \left(t\right), t\right),
 \label{eqn-3}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:mi>u</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:mi>&#x03BB;</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:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:mi>u</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:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:mi>u</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:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>such that</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[$$\begin{equation}
J({\boldsymbol{u}})=\varphi \left({\boldsymbol{x}} \left(t_{f}\right)\right)+\int_{t_{0}}^{t_{f}} \left\{H \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right), {\boldsymbol{u}} \left(t\right), \lambda \left(t\right), t\right)-\lambda ^{T} \left(t\right){\boldsymbol{x}}\right\}dt.
 \label{eqn-4}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub> </mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:mi>u</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:mi>&#x03BB;</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:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Theorem 1 (Pontryagin Maximum Principle): If <inline-formula id="ieqn-7"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-7.png"/><tex-math id="tex-ieqn-7"><![CDATA[${\boldsymbol{u}}^{*} \left(t\right), {\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right) \left(t\in \left[t_{0}, t_{f}\right]\right)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> is a solution of the optimal control problem <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eqs. (1)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-2">(2)</xref> then there exists a non-zero absolutely continuous function <inline-formula id="ieqn-8"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-8.png"/><tex-math id="tex-ieqn-8"><![CDATA[$\lambda (t)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mi>&#x03BB;</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> such that <inline-formula id="ieqn-9"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-9.png"/><tex-math id="tex-ieqn-9"><![CDATA[$\lambda \left(t\right), {\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right), {\boldsymbol{u}}^{*} \left(t\right)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:mi>&#x03BB;</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:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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> satisfy the system</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[$$\begin{equation}
\frac{dx}{dt}=\frac{\partial H}{\partial \lambda },\quad \frac{d\lambda }{dt}=-\frac{\partial H}{\partial {\boldsymbol{x}}},
 \label{eqn-5}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>such that, for almost all <inline-formula id="ieqn-10"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-10.png"/><tex-math id="tex-ieqn-10"><![CDATA[$t\in \left[t_{0}, t_{f}\right]$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> the function in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eq. (3)</xref> attains its maximum:
<disp-formula id="eqn-8a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-8a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-8a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
H \left(\lambda \left(t\right), {\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right), {\boldsymbol{u}}^{*} \left(t\right)\right)=M \left(\lambda , x\right),
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-8a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</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:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</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[$$\begin{equation}
M \left(\lambda \left(t_{f}\right), {\boldsymbol{x}}^{*} \left(t_{f}\right)\right)=\sup \left\{H \left(\lambda , x, u\right)\colon u\in \mathcal{U}\right\}.
 \label{eqn-6}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo> sup</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">U</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>and such that at terminal time <italic>t<sub>f</sub></italic> the conditions
<disp-formula id="eqn-10a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-10a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-10a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
M \left(\lambda \left(t_{f}\right), {\boldsymbol{x}}^{*} \left(t_{f}\right)\right)=0,\quad \lambda _{0}(t_{f}) \leq,~{\rm are~satisfied}.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-10a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></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>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width=".3em" /><mml:mtext>are</mml:mtext><mml:mspace width=".3em" /><mml:mtext>satisfied</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>If the functions <inline-formula id="ieqn-11"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-11.png"/><tex-math id="tex-ieqn-11"><![CDATA[$\lambda (t), x(t), u(t)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mi>&#x03BB;</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:mi>x</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:mi>u</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> satisfy the relation <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eqs. (5)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref> (i.e., <inline-formula id="ieqn-12"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-12.png"/><tex-math id="tex-ieqn-12"><![CDATA[$x \left(t\right), u \left(t\right)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mi>x</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:mi>u</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> are Portryagin extremals), then the condition
<disp-formula id="eqn-11a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-11a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-11a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
\mathcal{M} \left(t\right)=M \left(\lambda \left(t\right), x \left(t\right)\right)=\mathit{const}.,\quad \lambda _{0} \left(t\right)=\mathit{const}~ {\rm holds}.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-11a" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">M</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:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</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:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mtext>const</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mspace width=".3em" /><mml:mtext>holds</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>Remark 1: Becerra states that for a minimum, it is necessary for the stationary (optimality) condition to give:</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[$$\begin{equation}
\frac{\partial H^{T}}{\partial {\boldsymbol{u}}}=0.
 \label{eqn-7}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Model Formulation</title>
<p>We know that most people are susceptible to COVID-19 and the patients in the incubation period can infect healthy people. We denote the population of susceptible people with S, the patients in the incubation period and the patients that are yet to be diagnosed by I, patients in the hospital by H, removed people by R, respectively. Here the infectivity of the patients in the incubation period and the patients that are yet to be diagnosed are assumed to be the same.</p>
<p>After the outbreak of COVID-19, susceptible people are advised to lock themselves down at home, and all close contacts of infected individuals tracked are quarantined. Therefore, we divide the population of susceptible people into; susceptible people (<italic>S</italic><sub>1</sub>), the quarantined susceptible people (by close contacts tracked measure) (<italic>S</italic><sub>2</sub>) and general isolated susceptible people (due to community lockdown) (<italic>S</italic><sub>3</sub>). Infected people population is divided into general infected people, including the patients in the incubation period and the infected people that are yet to be diagnosed (<italic>I</italic><sub>1</sub>) and infected people that are quarantined (<italic>I</italic><sub>2</sub>). Here we assume that all susceptible people isolated at home cannot be infected and all infected people isolated at home cannot infect healthy people. Thus, we establish the transmission dynamics of the disease as in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>.</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>Transmission dynamics of the disease</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-1.png"/>
</fig>
<p>The transmission dynamics can be described by the nonlinear system of first order differential equations as follows:</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[$$\begin{equation}
\frac{dS_{1}}{dt}=\alpha _{1}S_{2}-\frac{\beta S_{1}I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H}-q_{1}-\mu S_{1}+\alpha _{2}S_{3},
 \label{eqn-8}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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[$$\begin{equation}
\frac{dS_{2}}{dt}=q_{1}-\alpha _{1}S_{2},
 \label{eqn-9}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</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>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></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[$$\begin{equation}
\frac{dS_{3}}{dt}=\mu S_{1}-\alpha _{2}S_{3},
 \label{eqn-10}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<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[$$\begin{equation}
\frac{dI_{1}}{dt}=\frac{\beta S_{1}I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H}-q_{2}-\gamma I_{1},
 \label{eqn-11}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><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:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</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:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<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[$$\begin{equation}
\frac{dI_{2}}{dt}=q_{2}-\gamma I_{2},
 \label{eqn-12}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><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:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</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:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<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[$$\begin{equation}
\frac{dH}{dt}=\gamma I_{1}+\gamma I_{2}-\delta H,
 \label{eqn-13}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</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:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</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:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<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[$$\begin{equation}
\frac{dR}{dt}=\delta H,
 \label{eqn-14}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-14" 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>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<p>where,
<disp-formula id="eqn-20a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-20a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-20a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
q_{1}=\min \left\{S_{1}, \gamma b\frac{(I_{1}+I_{2})}{S_{2}+I_{2}}S_{2}\right\}~{\rm and}~ q_{2}=\min \left\{I_{1}, \gamma b\frac{(I_{1}+I_{2})}{S_{2}+I_{2}}I_{2}\right\}.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-20a" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><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: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:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><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>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><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:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><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: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:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><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:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-21a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-21a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-21a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
S_{1} \left(0\right) \geq 0,\quad S_{2} \left(0\right) \geq 0,\quad S_{3} \left(0\right) \geq 0,\quad I_{1} \left(0\right) \geq 0,\quad I_{2} \left(0\right) \geq 0,\quad H \left(0\right) \geq 0,\quad R \left(0\right) \geq 0.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-21a" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>&#x2265;</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>&#x2265;</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>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>H</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>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><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>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>When patients go to hospital and are diagnosed (<italic>I</italic><sub>1</sub> +<italic>I</italic><sub>2</sub>), by the close contacts tracked measure, susceptible people (<italic>q</italic><sub>1</sub>) and infected people (<italic>q</italic><sub>2</sub>) are quarantined by the proposition b. Here the number of quarantined susceptible people (<italic>q</italic><sub>1</sub>) and quarantined infected people (<italic>q</italic><sub>2</sub>) are less than the number of susceptible people (<italic>S</italic><sub>1</sub>) and infected people (<italic>I</italic><sub>1</sub>) respectively. Then <inline-formula id="ieqn-13"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-13.png"/><tex-math id="tex-ieqn-13"><![CDATA[$q_{1}=\min \left\{S_{1}, \gamma b\displaystyle\frac{(I_{1}+I_{2})}{S_{2}+I_{2}}S_{2}\right\}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="qopname"> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><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: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:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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> and <inline-formula id="ieqn-14"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-14.png"/><tex-math id="tex-ieqn-14"><![CDATA[$q_{2}=\min \left\{I_{1}, \gamma b\displaystyle\frac{(I_{1}+I_{2})}{S_{2}+I_{2}}I_{2}\right\}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="qopname"> min</mml:mo><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:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><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: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:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><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:math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>After the isolation of 14 days <inline-formula id="ieqn-15"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-15.png"/><tex-math id="tex-ieqn-15"><![CDATA[$ \left(\displaystyle\frac{1}{\alpha _{1}}\right)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula>, the quarantined susceptible individuals become susceptible. When quarantined infected people have symptoms, they are hospitalized and diagnosed (<italic>I</italic><sub>2</sub>). After the time of treatment <inline-formula id="ieqn-16"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-16.png"/><tex-math id="tex-ieqn-16"><![CDATA[$ \left(\displaystyle\frac{1}{\delta }\right)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula>, they are removed from the hospital. The communities are isolated and healthy people are also advised to isolate themselves at home unless they have something urgent to deal with. Then <inline-formula id="ieqn-17"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-17.png"/><tex-math id="tex-ieqn-17"><![CDATA[$\mu S_{1}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-18"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-18.png"/><tex-math id="tex-ieqn-18"><![CDATA[$\alpha _{2}S_{3}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> denote the weak movements of population from susceptible to isolated susceptible and from isolated susceptible to susceptible, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Optimal Control</title>
<p>Here the detail formulation and analysis of the optimal control problem with respect to the model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">Eqs. (8)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref> is given.</p>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Formation of an Optimal Control</title>
<p>The aim of the control strategy is to prevent the susceptible population from becoming infected and reduce the infected population by increasing hospitalization which eventually reduces the number of new cases.</p>
<p>Let the control functions</p>
<p><inline-formula id="ieqn-19"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-19.png"/><tex-math id="tex-ieqn-19"><![CDATA[$u_{1} \left(t\right)\in \left[0, {u_{1}} \left(t\right)_{max}\right]$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> be the rate at which susceptible communities are isolated.</p>
<p><inline-formula id="ieqn-20"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-20.png"/><tex-math id="tex-ieqn-20"><![CDATA[$u_{2} \left(t\right)\in \left[0, {u_{2}} \left(t\right)_{max}\right]$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> be the contact track measure by which susceptible individuals with contact history are quarantined.</p>
<p><inline-formula id="ieqn-21"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-21.png"/><tex-math id="tex-ieqn-21"><![CDATA[$u_{3} \left(t\right)\in \left[0, {u_{3}} \left(t\right)_{max}\right]$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> be the contact track measure by which infected individuals are quarantined.</p>
<p><inline-formula id="ieqn-22"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-22.png"/><tex-math id="tex-ieqn-22"><![CDATA[$u_{4} \left(t\right)\in \left[0, {u_{4}} \left(t\right)_{max}\right]$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> be the control effort of hospitalizing the infected <italic>I</italic><sub>1</sub>.</p>
<p><inline-formula id="ieqn-23"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-23.png"/><tex-math id="tex-ieqn-23"><![CDATA[$u_{5} \left(t\right)\in \left[0, {u_{5}} \left(t\right)_{max}\right]$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> be the control effort of hospitalizing the infected <italic>I</italic><sub>2</sub>.</p>
<p>The dynamics of control system can be described by the following system of nonlinear ODE;</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[$$\begin{equation}
\frac{dS_{1}}{dt}=\alpha _{1}S_{2}-\frac{\beta S_{1}I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H}-u_{2} \left(t\right)q_{1}- \left(\mu +u_{1} \left(t\right)\right)S_{1}+\alpha _{2}S_{3},
 \label{eqn-15}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></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[$$\begin{equation}
\frac{dS_{2}}{dt}=u_{2} \left(t\right)q_{1}-\alpha _{1}S_{2},
 \label{eqn-16}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</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>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></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[$$\begin{equation}
\frac{dS_{3}}{dt}= \left(\mu +u_{1} \left(t\right)\right)S_{1}-\alpha _{2}S_{3},
 \label{eqn-17}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<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[$$\begin{equation}
\frac{dI_{1}}{dt}=\frac{\beta S_{1}I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H}-u_{3} \left(t\right)q_{2}- \left(\gamma +u_{4} \left(t\right)\right)I_{1},
 \label{eqn-18}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><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:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</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:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-19">
<label>(19)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-19.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-19"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{dI_{2}}{dt}=u_{3} \left(t\right)q_{2}- \left(\gamma +u_{5} \left(t\right)\right)I_{2},
 \label{eqn-19}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><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:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</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>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-20">
<label>(20)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-20.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-20"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{dH}{dt}= \left(\gamma +u_{4} \left(t\right)\right)I_{1}+ \left(\gamma +u_{5} \left(t\right)\right)I_{2}-\delta H,
 \label{eqn-20}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</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:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</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>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-21">
<label>(21)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-21.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-21"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{dR}{dt}=\delta H.
 \label{eqn-21}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-21" 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>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<p>For a fixed terminal time <italic>t<sub>f</sub></italic>, the problem to minimize the objective functional associated to system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eq. (15)</xref> through <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">Eq. (21)</xref> is</p>
<p><disp-formula id="eqn-22">
<label>(22)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-22.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-22"><![CDATA[$$\begin{align}
  & \begin{array}{*{35}{l}}
   J\left( u\left( t \right) \right)  \\
\end{array}=\int_{{{t}_{f}}}^{{{t}_{0}}}{[{{A}_{1}}{{S}_{1}}+{{A}_{2}}{{q}_{1}}+{{A}_{3}}{{q}_{2}}+{{A}_{4}}{{I}_{1}}+{{A}_{5}}{{I}_{2}}+\frac{{{A}_{6}}}{2}{{u}_{1}}^{2}\left( t \right)+\frac{{{A}_{7}}}{2}{{u}_{2}}^{2}\left( t \right)+\frac{{{A}_{8}}}{2}{{u}_{3}}^{2}\left( t \right)+\frac{{{A}_{9}}}{2}{{u}_{4}}^{2}\left( t \right)} \\ 
 & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,+\frac{{{A}_{10}}}{2}{{u}_{5}}^{2}\left( t \right)]dt. \\ 
  \label{eqn-22}\end{align}$$]]></tex-math><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:msup><mml:mstyle mathsize='140%' displaystyle='true'><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mtext>&#x200B;</mml:mtext></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where,</p>
<p><inline-formula id="ieqn-24"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-24.png"/><tex-math id="tex-ieqn-24"><![CDATA[$A_{i} \geq 0, i=1, 2, \ldots , 10$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula> denote the weights parameters that balanced the size of the terms.</p>
<p>We seek for optimal control <italic>u</italic><sup>*</sup> such that
<disp-formula id="eqn-29a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-29a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-29a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 J \left(u^{*}\right)=\min \left\{J \left(u\right)\colon u\in \mathcal{U}\right\},
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-29a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">U</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
 where</p>
<p><inline-formula id="ieqn-25"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-25.png"/><tex-math id="tex-ieqn-25"><![CDATA[$\mathcal{U}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:mi mathvariant="script">U</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> is the set of admissible controls defined by
<disp-formula id="eqn-30a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-30a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-30a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \mathcal{U}= \left\{u_{i} \left(t\right)\colon 0 \leq u_{i} \left(t\right) \leq 1,\quad i=1,2,\ldots, 10,\quad u_{i} \left(t\right)~is~\mathit{Lebesgue}~\mathit{measurable}\right\}.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-30a" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">U</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><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>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mspace width=".3em" /><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mstyle><mml:mspace width=".3em" /><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Existence of Optimal Control</title>
<p>The system of nonlinear ODE <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eqs. (15)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">(21)</xref> can be written as,</p>
<p><disp-formula id="eqn-23">
<label>(23)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-23.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-23"><![CDATA[$$\begin{equation}
F \left(x \left(t\right), u \left(t\right)\right)=A{\boldsymbol{x}} \left(t\right)+{\boldsymbol{u}}_{145} \left(t\right){\boldsymbol{x}} \left(t\right)+{\boldsymbol{u}}_{23} \left(t\right){\boldsymbol{q}} \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right)\right)+g \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right)\right),
 \label{eqn-23}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>x</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>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>145</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>x</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>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where,
<disp-formula id="eqn-32a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-32a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-32a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 {\boldsymbol{x}} \left(t\right)= \left(S_{1} \left(t\right), S_{2} \left(t\right), S_{3} \left(t\right), I_{1} \left(t\right), I_{2} \left(t\right), H \left(t\right), R \left(t\right)\right)^{T},
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-32a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>x</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:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mi>H</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: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:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-33a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-33a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-33a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
A= \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}
-\mu & \alpha _{1}& \alpha_{2}& 0 & 0 & 0 & 0 \\
0 & -\alpha _{1}& 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
\mu & 0 & \alpha _{2}& 0 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & -\gamma & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & -\gamma & 0 & 0 \\
 0 & 0 & 0 & \gamma & \gamma & -\delta & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
\end{array}\right],\quad {\boldsymbol{u}}_{145}(t) = \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}
-u_{1}(t) & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
u_{1}(t) & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & -u_{4}(t) & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & -u_{5}(t) & 0 & 0 \\
 0 & 0 & 0 & u_{4}(t) & u_{5}(t) & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
\end{array}\right]
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-33a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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: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:mi>&#x03BC;</mml:mi><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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>0</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:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><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: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>0</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:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><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>0</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:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><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>0</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: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: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:mspace width="1em"/></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>145</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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: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: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>0</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: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: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:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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: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: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>0</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:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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: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>0</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:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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>0</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:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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>0</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: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: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:mspace width="1em"/></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-34a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-34a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-34a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
{\boldsymbol{u}}_{23} \left(t\right)= \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}
 0 & -u_{2}(t) & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
0 & u_{2}(t) & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & -u_{3}(t) & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & u_{3}(t) & 0 & 0 & 0 \\
 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
\end{array}\right], \quad
{\boldsymbol{q}} \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right)\right)= \left[\begin{array}{c}
 0 \\
 \gamma b\displaystyle\frac{ \left(I_{1}+I_{2}\right)}{S_{2}+I_{2}}S_{2} \\
 0 \\
 \gamma b\displaystyle\frac{ \left(I_{1}+I_{2}\right)}{S_{2}+I_{2}}I_{2} \\
 0 \\
 0 \\
 0 \end{array}\right],
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-34a" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none 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:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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: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: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:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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: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: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>0</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: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: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>0</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:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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: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>0</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:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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: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>0</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: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: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>0</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: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: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:mspace width="1em"/></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</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:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><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: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:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><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: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:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><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>
<disp-formula id="eqn-35a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-35a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-35a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
g \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right)\right)= \left[\begin{array}{c}
-\displaystyle\frac{\beta S_{1}I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H} \\
0 \\
0 \\
\displaystyle\frac{\beta S_{1}I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H} \\
0 \\
0 \\
0 \end{array}\right].
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-35a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</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:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="center"><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>Theorem 3: The optimal control system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-23">Eq. (23)</xref> is Lipschitz continuous.</p>
<p>Proof
<disp-formula id="eqn-36a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-36a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-36a"><![CDATA[$$\begin{align*}
& \left| F \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right), u \left(t\right)\right)-F \left({\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right), u \left(t\right)\right)\right| \\ &\quad = \left| \left(A+{\boldsymbol{u}}_{145} \left(t\right)\right) \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right)-{\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right)+{\boldsymbol{u}}_{23} \left(t\right) \left({\boldsymbol{q}} \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right)\right)-{\boldsymbol{q}} \left({\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right)\right)+g \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right)\right)-g \left({\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right)\right|
\end{align*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-36a" 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:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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: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:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>145</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:mi>x</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:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:mo>+</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-37a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-37a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-37a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \leq \left| A+{\boldsymbol{u}}_{145} \left(t\right)\right| \left| {\boldsymbol{x}} \left(t\right)-{\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right| + \left| {\boldsymbol{q}} \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right)\right)-{\boldsymbol{q}} \left({\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right)\right| + \left| g \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right)\right)-g \left({\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right)\right|
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-37a" display="block"><mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>145</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:mi>x</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:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</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:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-38a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-38a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-38a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \leq \left( \left\| A\right\| +\max _{ \left[t_{0}, t_{f}\right]} \left| {\boldsymbol{u}}_{145} \left(t\right)\right| \right) \left| {\boldsymbol{x}} \left(t\right)-{\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right| +\max _{ \left[t_{0}, t_{f}\right]} \left| {\boldsymbol{u}}_{23} \left(t\right)\right| \left| {\boldsymbol{x}} \left(t\right)-{\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right| + \left| {\boldsymbol{x}} \left(t\right)-{\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right|
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-38a" display="block"><mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mo> max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>145</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mo> max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:mi>x</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:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</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:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-39a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-39a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-39a"><![CDATA[$$\begin{align*}
& \leq \left( \left\| A\right\| +\max _{ \left[t_{0}, t_{f}\right]} \left| {\boldsymbol{u}}_{145} \left(t\right)\right| +\max _{ \left[t_{0}, t_{f}\right]} \left| {\boldsymbol{u}}_{23} \left(t\right)\right| +1\right) \left\| {\boldsymbol{x}} \left(t\right)-{\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right\| \left\| F \left({\boldsymbol{x}} \left(t\right), u \left(t\right)\right)-F \left({\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right), u \left(t\right)\right)\right\| \\
 &\quad \quad \leq M \left\| {\boldsymbol{x}} \left(t\right)-{\boldsymbol{x}}^{*} \left(t\right)\right\| ,
\end{align*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-39a" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mo> max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>145</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mo> max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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>&#x2225;</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:mspace width="1em"/><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</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:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</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>
 where,
<disp-formula id="eqn-40a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-40a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-40a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 M= \left\| A\right\| +\max _{ \left[t_{0}, t_{f}\right]} \left| {\boldsymbol{u}}_{145} \left(t\right)\right| +\max _{ \left[t_{0}, t_{f}\right]} \left| {\boldsymbol{u}}_{23} \left(t\right)\right| +1< \infty .
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-40a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2225;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mo> max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>145</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mo> max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>&#x221E;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s4_3">
<label>4.3</label>
<title>Characterization of Optimal Control</title>
<p>To formulate the optimal control strategy, we define the Hamiltonian as:
<disp-formula id="eqn-41a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-41a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-41a"><![CDATA[$$\begin{align*}
H&=A_{1}S_{1}+A_{2}q_{1}+A_{3}q_{2}+A_{4}I_{1}+A_{5}I_{2}+\frac{A_{6}}{2}{u_{1}}^{2} \left(t\right)+\frac{A_{7}}{2}{u_{2}}^{2} \left(t\right)+\frac{A_{8}}{2}{u_{3}}^{2} \left(t\right) \\
&\quad +\frac{A_{9}}{2}{u_{4}}^{2} \left(t\right)+\frac{A_{10}}{2}{u_{5}}^{2} \left(t\right)+\sum_{i=1}^{7}\lambda _{i}f_{i}
\end{align*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-41a" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>H</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</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>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</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>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</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>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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: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:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></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><disp-formula id="eqn-24">
<label>(24)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-24.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-24"><![CDATA[$$\begin{align}
& H={{A}_{1}}{{S}_{1}}+{{A}_{2}}{{q}_{1}}+{{A}_{3}}{{q}_{2}}+{{A}_{4}}{{I}_{1}}+{{A}_{5}}{{I}_{2}}+\frac{{{A}_{6}}}{2}{{u}_{1}}^{2}\left( t \right)+\frac{{{A}_{7}}}{2}{{u}_{2}}^{2}\left( t \right)+\frac{{{A}_{8}}}{2}{{u}_{3}}^{2}\left( t \right)+\frac{{{A}_{9}}}{2}{{u}_{4}}^{2}\left( t \right) \\ 
 & \ \,\,\,\,+\frac{{{A}_{10}}}{2}{{u}_{5}}^{2}\left( t \right)+{{\lambda }_{1}}\left( {{\alpha }_{1}}{{S}_{2}}-\frac{\beta {{S}_{1}}{{I}_{1}}}{N-{{S}_{2}}-{{S}_{3}}-{{I}_{2}}-H}-{{u}_{2}}\left( t \right){{q}_{1}}-\left( \mu +{{u}_{1}}\left( t \right) \right){{S}_{1}}+{{\alpha }_{2}}{{S}_{3}} \right) \\ 
 & \,\,\,\,\,\,+{{\lambda }_{2}}\left( {{u}_{2}}\left( t \right){{q}_{1}}-{{\alpha }_{1}}{{S}_{2}} \right)+{{\lambda }_{3}}\left( \left( \mu +{{u}_{1}}\left( t \right) \right){{S}_{1}}-{{\alpha }_{2}}{{S}_{3}} \right)+{{\lambda }_{4}}\left( \frac{\beta {{S}_{1}}{{I}_{1}}}{N-{{S}_{2}}-{{S}_{3}}-{{I}_{2}}-H}-{{u}_{3}}\left( t \right){{q}_{2}} \right. \\ 
 & \,\,\,\,\,-\left( \gamma +{{u}_{4}}\left( t \right) \right){{I}_{1}})+{{\lambda }_{5}}\left( {{u}_{3}}\left( t \right){{q}_{2}}-\left( \gamma +{{u}_{5}}\left( t \right) \right){{I}_{2}} \right)+{{\lambda }_{6}}\left( \left( \gamma +{{u}_{4}}\left( t \right) \right){{I}_{1}} \right. \\ 
 & \,\,\,\,\,\left. +\left( \gamma +{{u}_{5}}\left( t \right) \right){{I}_{2}}-\delta H \right)+{{\lambda }_{7}}\delta H. \\ 
 \label{eqn-24}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Theorem 4: Let <inline-formula id="ieqn-26"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-26.png"/><tex-math id="tex-ieqn-26"><![CDATA[${\boldsymbol{x}} \left(t\right)= \left(S_{1} \left(t\right), S_{2} \left(t\right), S_{3} \left(t\right), I_{1} \left(t\right), I_{2} \left(t\right), H \left(t\right), R \left(t\right)\right)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:mi>x</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:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mi>H</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: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:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> with associated optimal control variables <italic>u</italic><sub>1</sub>, <italic>u</italic><sub>2</sub>, <italic>u</italic><sub>3</sub>, <italic>u</italic><sub>4</sub>, <italic>u</italic><sub>5</sub>, then there exists a co-state variable satisfying:
<disp-formula id="eqn-42a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-42a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-42a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \dot{\lambda _{i}}=-\frac{\partial H}{\partial {\boldsymbol{x}}},\quad i=1,2,\ldots ,7.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-42a" display="block"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>Proof:</p>
<p>Applying the co-state (adjoint) condition of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> yield</p>
<p><disp-formula id="eqn-25">
<label>(25)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-25.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-25"><![CDATA[$$\begin{align}
\dot{\lambda _{1}}& =-\frac{\partial H}{\partial S_{1}}\nonumber \\
& = \left(\frac{\beta I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H}+\mu +u_{1} \left(t\right)\right)\lambda _{1}- \left(\mu +u_{1} \left(t\right)\right)\lambda _{3}-\frac{\beta I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H}\lambda _{4}-A_{1},
 \label{eqn-25}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></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:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><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:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-26">
<label>(26)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-26.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-26"><![CDATA[$$\begin{align}
\dot{\lambda _{2}}& =-\frac{\partial H}{\partial S_{2}}\nonumber \\
& = \left(\frac{u_{2} \left(t\right)q_{2}}{S_{2}+I_{2}}+\frac{\beta S_{1}I_{1}}{ \left(N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H\right)^{2}}-\alpha _{1}\right)\lambda _{1}+ \left(\alpha _{1}-\frac{u_{2} \left(t\right)q_{2}}{S_{2}+I_{2}}\right)\lambda _{2}\nonumber \\
&\quad - \left(\frac{\beta S_{1}I_{1}}{ \left(N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H\right)^{2}}+\frac{u_{3} \left(t\right)q_{2}}{S_{2}+I_{2}}\right)\lambda _{4}+\frac{u_{3} \left(t\right)q_{2}}{S_{2}+I_{2}}\lambda _{5},
 \label{eqn-26}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<disp-formula id="eqn-27">
<label>(27)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-27.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-27"><![CDATA[$$\begin{align}
\dot{\lambda _{3}}& =-\frac{\partial H}{\partial S_{3}}\nonumber \\
& = \left(\frac{\beta S_{1}I_{1}}{ \left(N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H\right)^{2}}-\alpha _{2}\right)\lambda _{1}+\alpha _{2}\lambda _{3}-\frac{\beta S_{1}I_{1}}{ \left(N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H\right)^{2}}\lambda _{4},
 \label{eqn-27}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><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:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><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:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-28">
<label>(28)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-28.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-28"><![CDATA[$$\begin{align}
  & \overset{.}{\mathop{{{\lambda }_{4}}}}\,=-\frac{\partial H}{\partial {{I}_{1}}} \\ 
 & \,\,\,\,=\left( \frac{\beta {{S}_{1}}}{N-{{S}_{2}}-{{S}_{3}}-{{I}_{2}}-H}+\gamma b\frac{{{u}_{2}}\left( t \right){{S}_{2}}}{{{S}_{2}}+{{I}_{2}}} \right){{\lambda }_{1}}-\gamma b\frac{{{u}_{2}}\left( t \right){{S}_{2}}}{{{S}_{2}}+{{I}_{2}}}{{\lambda }_{2}}+\left( \gamma b\frac{{{u}_{3}}\left( t \right){{I}_{2}}}{{{S}_{2}}+{{I}_{2}}}-\frac{\beta {{S}_{1}}}{N-{{S}_{2}}-{{S}_{3}}-{{I}_{2}}-H} \right. \\ 
 & \left. \,\,\,\,+\gamma +{{u}_{4}}\left( t \right) \right){{\lambda }_{4}}-\gamma b\frac{{{u}_{3}}\left( t \right){{I}_{2}}}{{{S}_{2}}+{{I}_{2}}}{{\lambda }_{5}}-\left( \gamma +{{u}_{4}}\left( t \right) \right){{\lambda }_{6}}-\frac{\gamma b{{S}_{2}}}{{{S}_{2}}+{{I}_{2}}}-\frac{\gamma b{{I}_{2}}}{{{S}_{2}}+{{I}_{2}}}-{{A}_{4}}, \\ \label{eqn-28}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2202;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-29">
<label>(29)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-29.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-29"><![CDATA[$$\begin{align}
\dot{\lambda _{5}}& =-\frac{\partial H}{\partial I_{2}}\nonumber \\
& = \left(\frac{\beta S_{1}I_{1}}{ \left(N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H\right)^{2}}+\frac{\gamma bu_{2} \left(t\right) \left(S_{2}-I_{2}\right)}{ \left(S_{2}+I_{2}\right)^{2}}S_{2}\right)\lambda _{1}-\frac{\gamma bu_{2} \left(t\right) \left(S_{2}-I_{2}\right)}{ \left(S_{2}+I_{2}\right)^{2}}S_{2}\lambda _{2}\nonumber \\
& \quad + \left(\frac{\gamma bu_{3} \left(t\right) \left[ \left(S_{2}+I_{2}\right) \left(I_{1}+2I_{2}\right)- \left(I_{1}+I_{2}\right)I_{2}\right]}{ \left(S_{2}+I_{2}\right)^{2}}\right.
 \left.-\frac{\beta S_{1}I_{1}}{ \left(N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H\right)^{2}}\right)\lambda _{4}\nonumber \\
&\quad - \left(\frac{\gamma bu_{3} \left(t\right) \left[ \left(S_{2}+I_{2}\right) \left(I_{1}+2I_{2}\right)- \left(I_{1}+I_{2}\right)I_{2}\right]}{ \left(S_{2}+I_{2}\right)^{2}}-\gamma -u_{5} \left(t\right)\right)\lambda _{5}\nonumber \\
& \quad - \left(\gamma +u_{5} \left(t\right)\right)\lambda _{6}-\frac{\gamma b \left[ \left(S_{2}-I_{2}\right)S_{2}+ \left(S_{2}+I_{2}\right) \left(I_{1}+2I_{2}\right)- \left(I_{1}+I_{2}\right)I_{2}\right]}{ \left(S_{2}+I_{2}\right)^{2}}-A_{5},
\label{eqn-29}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</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:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>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:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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: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:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><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:mo>-</mml:mo><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: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: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:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo></mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>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:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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: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:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><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:mo>-</mml:mo><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: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: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:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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: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:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><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:mo>-</mml:mo><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: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: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:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-30">
<label>(30)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-30.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-30"><![CDATA[$$\begin{equation}
\dot{\lambda _{6}}=-\frac{\partial H}{\partial \boldsymbol{H}}=\frac{\beta S_{1}I_{1}}{ \left(N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H\right)^{2}}\lambda _{1}-\frac{\beta S_{1}I_{1}}{ \left(N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H\right)^{2}}\lambda _{4}+\delta \lambda _{6}-\delta \lambda _{7},
 \label{eqn-30}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><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:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><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:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-31">
<label>(31)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-31.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-31"><![CDATA[$$\begin{equation}
\dot{\lambda _{7}}=-\frac{\partial H}{\partial R}=0,
 \label{eqn-31}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></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:math></alternatives></disp-formula>
<p>subject to the following transversality conditions;</p>
<p><disp-formula id="eqn-32">
<label>(32)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-32.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-32"><![CDATA[$$\begin{equation}
\lambda _{1} \left(t_{f}\right)=\lambda _{2} \left(t_{f}\right)=\lambda _{3} \left(t_{f}\right)=\lambda _{4} \left(t_{f}\right)=\lambda _{5} \left(t_{f}\right)=\lambda _{6} \left(t_{f}\right)=\lambda _{7} \left(t_{f}\right)=0.
 \label{eqn-32}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></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>Applying the optimality conditions, we get</p>
<p><disp-formula id="eqn-33">
<label>(33)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-33.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-33"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{\partial H}{\partial u_{1}}=A_{6}u_{1} \left(t\right)-\lambda _{1}S_{1}+\lambda _{3}S_{1}=0,\quad \Longrightarrow u_{1} \left(t\right)=\frac{ \left(\lambda _{1}-\lambda _{3}\right)S_{1}}{A_{6}},
 \label{eqn-33}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>&#x21D2;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-34">
<label>(34)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-34.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-34"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{\partial H}{\partial u_{2}}=A_{7}u_{2} \left(t\right)-\lambda _{1}q_{1}+\lambda _{2}q_{1}=0,\quad \Longrightarrow u_{2} \left(t\right)=\frac{ \left(\lambda _{1}-\lambda _{2}\right)q_{1}}{A_{7}},
 \label{eqn-34}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</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>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</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:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>&#x21D2;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<disp-formula id="eqn-35">
<label>(35)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-35.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-35"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{\partial H}{\partial u_{3}}=A_{8}u_{3} \left(t\right)-\lambda _{4}q_{2}+\lambda _{5}q_{2}=0,\quad \Longrightarrow u_{3} \left(t\right)=\frac{ \left(\lambda _{4}-\lambda _{5}\right)q_{2}}{A_{8}},
 \label{eqn-35}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</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>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>&#x21D2;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-36">
<label>(36)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-36.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-36"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{\partial H}{\partial u_{4}}=A_{9}u_{4} \left(t\right)-\lambda _{4}I_{1}+\lambda _{6}I_{1}=0,\quad \Longrightarrow u_{4} \left(t\right)=\frac{ \left(\lambda _{4}-\lambda _{6}\right)I_{1}}{A_{9}},
 \label{eqn-36}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</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>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</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:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>&#x21D2;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-37">
<label>(37)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-37.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-37"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{\partial H}{\partial u_{5}}=A_{10}u_{5} \left(t\right)-\lambda _{5}I_{2}+\lambda _{6}I_{2}=0,\quad \Longrightarrow u_{5} \left(t\right)=\frac{ \left(\lambda _{5}-\lambda _{6}\right)I_{2}}{A_{10}},
 \label{eqn-37}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</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>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>&#x21D2;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-38">
<label>(38)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-38.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-38"><![CDATA[$$\begin{equation}
{u_{1}}^{*} \left(t\right)=\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{(\lambda _{1}-\lambda _{3})S_{1}}{A_{6}}\right)\right\},
 \label{eqn-38}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-39">
<label>(39)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-39.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-39"><![CDATA[$$\begin{equation}
{u_{2}}^{*} \left(t\right)=\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{(\lambda _{1}-\lambda _{2})q_{1}}{A_{7}}\right)\right\},
 \label{eqn-39}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-40">
<label>(40)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-40.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-40"><![CDATA[$$\begin{equation}
{u_{3}}^{*} \left(t\right)=\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{(\lambda _{4}-\lambda _{5})q_{2}}{A_{8}}\right)\right\},
 \label{eqn-40}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-41">
<label>(41)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-41.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-41"><![CDATA[$$\begin{equation}
{u_{4}}^{*} \left(t\right)=\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{(\lambda _{4}-\lambda _{6})I_{1}}{A_{9}}\right)\right\},
 \label{eqn-41}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-42">
<label>(42)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-42.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-42"><![CDATA[$$\begin{equation}
{u_{5}}^{*} \left(t\right)=\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{(\lambda _{5}-\lambda _{6})I_{2}}{A_{10}}\right)\right\}.
 \label{eqn-42}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><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:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<p>Solving the optimality system requires initial and transversality conditions together with characterization obtained in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">Eqs. (38)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-42">(42)</xref>, in addition, from the Largrangian equation
<disp-formula id="eqn-56"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-56.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-56"><![CDATA[$$\begin{align*}
& L=A_{1}S_{1}+A_{2}q_{1}+A_{3}q_{2}+A_{4}I_{1}+A_{5}I_{2}+\frac{A_{6}}{2}{u_{1}}^{2} \left(t\right)+\frac{A_{7}}{2}{u_{2}}^{2} \left(t\right)+\frac{A_{8}}{2}{u_{3}}^{2} \left(t\right) \\
&\quad +\frac{A_{9}}{2}{u_{4}}^{2} \left(t\right)+\frac{A_{10}}{2}{u_{5}}^{2} \left(t\right),
\end{align*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-56" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</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>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</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>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</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>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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: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:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><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:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula>
 we can see that the second derivative with respect to <inline-formula id="ieqn-27"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-27.png"/><tex-math id="tex-ieqn-27"><![CDATA[$u_{1}, u_{2}, u_{3}, u_{4}, and \; u_{5}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>u</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>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mspace width="2.77695pt" class="tmspace"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> is positive. This shows that the optimal control problem is minimum at controls <inline-formula id="ieqn-28"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-28.png"/><tex-math id="tex-ieqn-28"><![CDATA[$u_{1}, u_{2}, u_{3}, u_{4}, and\; u_{5}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>u</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>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mspace width="2.77695pt" class="tmspace"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> respectively.</p>
<p>Now by substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">Eqs. (38)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-42">(42)</xref> into the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eqs. (15)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">(21)</xref> we have;</p>
<p><disp-formula id="eqn-43">
<label>(43)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-43.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-43"><![CDATA[$$\begin{align}
\frac{dS_{1}}{dt}&=\alpha _{1}S_{2}-\frac{\beta S_{1}I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H}-\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{ \left(\lambda _{1}-\lambda _{2}\right)q_{1}}{A_{7}}\right)\right\}q_{1}\nonumber \\
&\quad - \left(\mu +\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{ \left(\lambda _{1}-\lambda _{3}\right)S_{1}}{A_{6}}\right)\right\}\right)S_{1}+\alpha _{2}S_{3},
 \label{eqn-43}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></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:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-44">
<label>(44)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-44.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-44"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{dS_{2}}{dt}=\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{(\lambda _{1}-\lambda _{2})q_{1}}{A_{7}}\right)\right\}q_{1}-\alpha _{1}S_{2},
 \label{eqn-44}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-44" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</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>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<disp-formula id="eqn-45">
<label>(45)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-45.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-45"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{dS_{3}}{dt}= \left(\mu +\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{(\lambda _{1}-\lambda _{3})S_{1}}{A_{6}}\right)\right\}\right)S_{1}-\alpha _{2}S_{3},
 \label{eqn-45}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-45" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></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:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-46">
<label>(46)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-46.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-46"><![CDATA[$$\begin{align}
\frac{dI_{1}}{dt}&=\frac{\beta S_{1}I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H}-\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{ \left(\lambda _{4}-\lambda _{5}\right)q_{2}}{A_{8}}\right)\right\}q_{2}\nonumber \\
&\quad - \left(\gamma +\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{ \left(\lambda _{4}-\lambda _{6}\right)I_{1}}{A_{9}}\right)\right\}\right)I_{1},
 \label{eqn-46}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-46" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><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:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></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:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-47">
<label>(47)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-47.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-47"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{dI_{2}}{dt}=\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{(\lambda _{4}-\lambda _{5})q_{2}}{A_{8}}\right)\right\}q_{2}- \left(\gamma +u_{5} \left(t\right)\right)I_{2},
 \label{eqn-47}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-47" display="block"><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:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</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>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-48">
<label>(48)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-48.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-48"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{dH}{dt}= \left(\gamma +\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{(\lambda _{4}-\lambda _{6})I_{1}}{A_{9}}\right)\right\}\right)I_{1}+ \left(\gamma +\min \left\{1, \mathit{\max } \left(0,\frac{(\lambda _{5}-\lambda _{6})I_{2}}{A_{10}}\right)\right\}\right)I_{2}-\delta H,
 \label{eqn-48}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-48" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><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:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></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:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo> min</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="italic"><mml:mo>max</mml:mo></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><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:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></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:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-49">
<label>(49)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-49.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-49"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{dR}{dt}=\delta H.
 \label{eqn-49}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-49" 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>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Stability Analysis</title>
<p>In this chapter, two equilibrium points; Disease Free and Endemic Equilibria are found. Basic reproduction ratio is obtained. Global stability analyses of the equilibrium solutions are carried out.</p>
<sec id="s5_1">
<label>5.1</label>
<title>Equilibria</title>
<p>Since there does not appear the state variable <italic>R</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eq. (15)</xref> through <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">Eq. (21)</xref>, it suffices to analyze the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eq. (15)</xref> through <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">Eq. (20)</xref>.</p>
<p>Disease free equilibrium <italic>E</italic><sub>0</sub> is obtained by substituting <italic>I</italic><sub>1</sub> = <italic>I</italic><sub>2</sub> = <italic>H</italic> = 0 into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eqs. (15)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">(20)</xref>, thus we have
<disp-formula id="eqn-62"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-62.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-62"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
E_{0}= \left(S_{1}^{0}, S_{2}^{0},S_{3}^{0},I_{1}^{0},I_{2}^{0}, H\right)= \left(S_{1}^{0},0,\frac{\mu +u_{1}}{\alpha _{2}}S_{1}^{0},0,0,0\right).
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-62" display="block"><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:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>The endemic equilibrium <inline-formula id="ieqn-29"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-29.png"/><tex-math id="tex-ieqn-29"><![CDATA[$E^{*}= \left(S_{1}^{*}, S_{2}^{*}, S_{3}^{*}, I_{1}^{*}, I_{2}^{*}, H^{*}\right)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> is obtained when <inline-formula id="ieqn-30"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-30.png"/><tex-math id="tex-ieqn-30"><![CDATA[$I_{1}\neq 0, I_{2}\neq 0$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><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:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-31"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-31.png"/><tex-math id="tex-ieqn-31"><![CDATA[$H\neq 0$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>, thus</p>
<p><disp-formula id="eqn-50">
<label>(50)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-50.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-50"><![CDATA[$$\begin{equation}
S_{3}^{*}=\frac{\mu +u_{1}}{\alpha _{2}}S_{1}^{*},
 \label{eqn-50}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-50" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-51">
<label>(51)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-51.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-51"><![CDATA[$$\begin{equation}
I_{2}^{*}=\frac{\alpha _{1}\gamma bu_{3}- \left(\gamma +u_{5}\right) \left(\gamma bu_{2}+\gamma +u_{4}\right)}{\alpha _{1}u_{3} \left(\gamma +u_{5}\right)+\gamma bu_{3} \left[u_{2} \left(\gamma +u_{5}\right)-\alpha _{1}u_{3}\right]+ \left(\gamma +u_{5}\right)^{2}(u_{3}-u_{2})}u_{3}I_{1}^{*}.
 \label{eqn-51}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-51" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Since the endemic equilibrium is positive, then <inline-formula id="ieqn-32"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-32.png"/><tex-math id="tex-ieqn-32"><![CDATA[$I_{2}^{*}> $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x003E;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>0 i.e.,
<disp-formula id="eqn-65"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-65.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-65"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
\alpha _{1}\gamma bu_{3}- \left(\gamma +u_{5}\right) \left(\gamma bu_{2}+\gamma +u_{4}\right)> 0,
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-65" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
 or
<disp-formula id="eqn-66"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-66.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-66"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \alpha _{1}\gamma bu_{3}> \left(\gamma +u_{5}\right) \left(\gamma bu_{2}+\gamma +u_{4}\right).
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-66" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-67"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-67.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-67"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 S_{2}^{*}=\gamma b\frac{u_{3} \left(t\right) \left(I_{1}^{*}+I_{2}^{*}\right)}{\gamma +u_{5}}-I_{2}^{*},
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-67" display="block"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p><disp-formula id="eqn-52">
<label>(52)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-52.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-52"><![CDATA[$$\begin{equation}
S_{2}^{*}= \left[\frac{\gamma bu_{3}}{\gamma +u_{5}}+ \left(\frac{\gamma bu_{3}}{\gamma +u_{5}}-1\right)\frac{\alpha _{1}\gamma bu_{3}- \left(\gamma +u_{5}\right) \left(\gamma bu_{2}+\gamma +u_{4}\right)}{\alpha _{1}u_{3} \left(\gamma +u_{5}\right)+\gamma bu_{3} \left[u_{2} \left(\gamma +u_{5}\right)-\alpha _{1}u_{3}\right]+ \left(\gamma +u_{5}\right)^{2}(u_{3}-u_{2})}u_{3}\right]I_{1}^{*}.
 \label{eqn-52}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-52" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Also
<disp-formula id="eqn-69"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-69.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-69"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \frac{\gamma bu_{3}}{\gamma +u_{5}}-1> 0~or~\frac{\gamma bu_{3}}{\gamma +u_{5}}> 1.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-69" display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width=".3em" /><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-70"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-70.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-70"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 H^{*}=\frac{1}{\delta } \left[ \left(\gamma +u_{4}\right)I_{1}^{*}+ \left(\gamma +u_{5}\right)I_{2}^{*}\right],
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-70" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p><disp-formula id="eqn-53">
<label>(53)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-53.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-53"><![CDATA[$$\begin{equation}
H^{*}=\frac{1}{\delta } \left[\gamma +u_{4}+\frac{\alpha _{1}\gamma bu_{3}- \left(\gamma +u_{5}\right) \left(\gamma bu_{2}+\gamma +u_{4}\right)}{\alpha _{1}u_{3} \left(\gamma +u_{5}\right)+\gamma bu_{3} \left[u_{2} \left(\gamma +u_{5}\right)-\alpha _{1}u_{3}\right]+ \left(\gamma +u_{5}\right)^{2}(u_{3}-u_{2})} \left(\gamma +u_{5}\right)u_{3}\right]I_{1}^{*}.
 \label{eqn-53}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-53" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s5_2">
<label>5.2</label>
<title>Local Stability of the Equilibria</title>
<p>We construct the Jacobian matrix from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eqs. (15)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">(20)</xref> as:
<disp-formula id="eqn-72"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-72.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-72"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
J= \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}
-D_{1}-\mu -u_{1}& \alpha _{1}-D_{2}-u_{2}D_{3}& -D_{2}+\alpha _{2}& -D_{4}-u_{2}D_{5}& -D_{2}-u_{2}D_{7}& -D_{2} \\
0 & u_{2}D_{3}-\alpha _{1}& 0 & u_{2}D_{5}& u_{2}D_{7}& 0 \\
\mu +u_{1}& 0 &  -\alpha _{1}& 0 & 0 & 0 \\
D_{1}& D_{2}+u_{3}D_{3}&  D_{2}& D_{4}-u_{3}D_{6}-\gamma -u_{4}& D_{2}-u_{3}D_{8}& D_{2} \\
0  & -u_{3}D_{3}& 0 & u_{3}D_{6}& u_{3}D_{8}-\gamma -u_{5}& 0 \\
0 & 0 & 0 & \gamma +u_{4} & \gamma +u_{5}& -\delta
\end{array}\right]
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-72" display="block"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</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>D</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>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</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>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</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>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</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>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</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>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></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:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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>0</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:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
 where,
<disp-formula id="eqn-73"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-73.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-73"><![CDATA[$$\begin{align*}
& D_{1}=\frac{\beta I_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H},\quad D_{2}=\frac{\beta S_{1}I_{1}}{ \left(N-{S_{2}}-{S_{3}}-{I_{2}}-H\right)^{2}},\quad D_{3}=\frac{\gamma b \left(I_{1}+I_{2}\right)I_{2}}{ \left({S_{2}}+{I_{2}}\right)^{2}}, \\
& D_{4}=\frac{\beta S_{1}}{N-S_{2}-S_{3}-I_{2}-H},\quad D_{5}=\frac{\gamma bS_{2}}{S_{2}+I_{2}},\quad D_{6}=\frac{\gamma bI_{2}}{S_{2}+I_{2}}, \\
& D_{7}=\frac{\gamma b \left(S_{2}-I_{1}\right)S_{2}}{ \left({S_{2}}+{I_{2}}\right)^{2}},\quad D_{8}=\frac{ \left(S_{2}+I_{2}\right) \left(I_{1}+2I_{2}\right)- \left(I_{1}+I_{2}\right)I_{2}}{ \left({S_{2}}+{I_{2}}\right)^{2}}.
\end{align*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-73" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</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:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><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: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:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><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:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</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:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><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:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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: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:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><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:mo>-</mml:mo><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: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:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>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:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><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>Theorem 5: The disease free equilibrium <italic>E</italic><sub>0</sub> is locally asymptotically stable.</p>
<p>Proof:
<disp-formula id="eqn-74"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-74.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-74"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
J_{E_{0}}= \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}
-\mu -u_{1}& \alpha _{1}& \alpha _{2}& -\beta S_{1} \left(0\right)/ \left[N-S_{3} \left(0\right)\right] & 0 & 0 \\
0 & -\alpha _{1}& 0 & 0 & 0& 0 \\
\mu +u_{1}& 0 & -\alpha _{1}& 0 & 0& 0 \\
0 & 0 & 0 & \beta S_{1} \left(0\right)/ \left[N-S_{3} \left(0\right)\right]-\gamma -u_{4}& 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & -\gamma -u_{5}& 0 \\
0 & 0 & 0 & \gamma +u_{4}& \gamma +u_{5}& -\delta \\
\end{array}\right]
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-74" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><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:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><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:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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>0</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:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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>0</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:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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>0</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:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>The eigenvalue is obtained from;
<disp-formula id="eqn-75"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-75.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-75"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 det \left| J_{{E_{0}}}-KI\right| =0.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-75" display="block"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><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:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
 This implies;
<disp-formula id="eqn-76"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-76.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-76"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}
-\mu -u_{1}-K & \alpha _{1}& \alpha _{2}& -\beta S_{1} \left(0\right)/ \left[N-S_{3} \left(0\right)\right] & 0 & 0 \\
0 & -\alpha _{1}-K & 0 & 0 & 0& 0 \\
\mu +u_{1}& 0 & -\alpha _{1}-K & 0 & 0& 0 \\
0 & 0 & 0 & \beta S_{1} \left(0\right)/ \left[N-S_{3} \left(0\right)\right]-\gamma -u_{4}-K & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & -\gamma -u_{5}-K & 0 \\
0 & 0 & 0 & \gamma +u_{4}& \gamma +u_{5}& -\delta -K \\
\end{array}\right]=0
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-76" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><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:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><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: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:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><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: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>0</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:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><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>0</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:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><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>0</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:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p><disp-formula id="eqn-77"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-77.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-77"><![CDATA[$$\eqalign{
& {K_1} =  - \mu  - {u_1},  \cr 
& {K_2} =  - {\alpha _1},  \cr 
& {K_3} =  - {\alpha _2} - \mu  - {u_1}, } 
$$]]></tex-math>   
<mml:math id="mml-eqn-77" display="block"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</alternatives></disp-formula></p>
<p>
<disp-formula id="eqn-78"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-78.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-78"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 K_{4}=\frac{\beta S_{1} \left(0\right)}{N-S_{3} \left(0\right)}-\gamma -u_{4},
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-78" display="block"><mml:mrow><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:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</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>
</p>
<p><disp-formula id="eqn-79"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-79.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-79"><![CDATA[$${K_4} = {{\beta {S_1}\left( 0 \right)} \over {N - {S_3}\left( 0 \right)}} - \gamma  - {u_4},$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-79" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="0pt"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</alternatives></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s5_3">
<label>5.3</label>
<title>Basic Reproduction Number</title>
<p>For the DFE to be locally asymptotically stable, the eigenvalue <italic>K</italic><sub>4</sub> must be negative. That is:
<disp-formula id="eqn-80"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-80.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-80"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \frac{\beta S_{1} \left(0\right)}{N-S_{3} \left(0\right)}-\gamma -u_{4}< 0,
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-80" display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
 or
<disp-formula id="eqn-81"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-81.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-81"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \frac{\beta S_{1} \left(0\right)}{ \left(\gamma +u_{4}\right) \left(N-S_{3} \left(0\right)\right)}< 1.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-81" display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>Now, define the basic reproduction ratio (<italic>R</italic><sub>0</sub>) to be:</p>
<p><disp-formula id="eqn-54">
<label>(54)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-54.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-54"><![CDATA[$$\begin{equation}
R_{0}=\frac{\beta S_{1} \left(0\right)}{ \left(\gamma +u_{4}\right) \left(N-S_{3} \left(0\right)\right)}.
 \label{eqn-54}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-54" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s5_4">
<label>5.4</label>
<title>Global Stability Analysis</title>
<p>Here the global stability analyses of the two equilibrium points are carried out.</p>
<p>Theorem 6: The disease free equilibrium is globally asymptotically stable.</p>
<p>Proof:</p>
<p>Let the Lyapunov candidate function be,
<disp-formula id="eqn-83"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-83.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-83"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
V \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H\right)=\frac{1}{2}[ \left(S_{1}-{S_{1}}^{*}\right)+{S_{2}}+ \left(S_{3}-{S_{3}}^{*}\right)
+{I_{1}}+{I_{2}}+H]^{2}.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-83" display="block"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</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:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></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: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:mo>+</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>Clearly the above function <inline-formula id="ieqn-33"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-33.png"/><tex-math id="tex-ieqn-33"><![CDATA[$V \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H\right)> 0$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>Also <inline-formula id="ieqn-34"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-34.png"/><tex-math id="tex-ieqn-34"><![CDATA[$V \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H\right)=0$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>, if <inline-formula id="ieqn-35"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-35.png"/><tex-math id="tex-ieqn-35"><![CDATA[$ \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H, \right)= \left(S_{1}, 0, \displaystyle\frac{\mu +u_{1}}{\alpha _{2}}S_{1}, 0, 0, 0\right).$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><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>
<disp-formula id="eqn-84"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-84.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-84"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \frac{dV}{dt}= \left[ \left(S_{1}-{S_{1}}^{*}\right)+S_{2}+ \left(S_{3}-{S_{3}}^{*}\right)+I_{1}+I_{2}+H\right] \left[\frac{dS_{1}}{dt}+\frac{dS_{2}}{dt}+\frac{dS_{3}}{dt}+\frac{dI_{1}}{dt}+\frac{dI_{2}}{dt}+\frac{dH}{dt}\right],
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-84" display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></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: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:mo>+</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><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:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><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:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-85"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-85.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-85"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
\frac{dV}{dt}=-\delta H \left[ \left(S_{1}-{S_{1}}^{*}\right)+S_{2}+ \left(S_{3}-{S_{3}}^{*}\right)+I_{1}+I_{2}+H\right].
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-85" display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></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: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:mo>+</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>Clearly,
<disp-formula id="eqn-86"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-86.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-86"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \frac{dV}{dt}=0~if~ \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H,\right)= \left(S_{1},0,\frac{\mu +u_{1}}{\alpha _{2}}S_{1},0,0,0\right),
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-86" display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mspace width=".3em" /><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-87"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-87.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-87"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
\frac{dV}{dt}< 0~if~ \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H,\right)\neq \left(S_{1},0,\frac{\mu +u_{1}}{\alpha _{2}}S_{1},0,0,0\right).
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-87" display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mspace width=".3em" /><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>Theorem 7: The endemic equilibrium is globally asymptotically stable.</p>
<p>Proof:</p>
<p>Let the Lyapunov candidate function be,
<disp-formula id="eqn-88"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-88.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-88"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
W \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H\right)=\frac{1}{2} \left[ \left(S_{1}-{S_{1}}^{*}\right)+ \left({S_{2}}-{{S_{2}}^{*}}\right)+ \left(S_{3}-{S_{3}}^{*}\right)+ \left({I_{1}}-{{I_{1}}^{*}}\right)+ \left({I_{2}}-{{I_{2}}^{*}}\right)+ \left(H-{H^{*}}\right)\right]^{2}.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-88" display="block"><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</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:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><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:mo>-</mml:mo><mml:msup><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>Clearly, <inline-formula id="ieqn-36"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-36.png"/><tex-math id="tex-ieqn-36"><![CDATA[$W \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H\right) \geq $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2265;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>0.</p>
<p>Also <inline-formula id="ieqn-37"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-37.png"/><tex-math id="tex-ieqn-37"><![CDATA[$W \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H\right)=0$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>, if <inline-formula id="ieqn-38"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-38.png"/><tex-math id="tex-ieqn-38"><![CDATA[$ \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H\right)= \left({S_{1}}^{*}, {S_{2}}^{*}, {S_{3}}^{*}, {I_{1}}^{*}, {I_{2}}^{*}, H^{*}\right).$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>
<disp-formula id="eqn-89"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-89.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-89"><![CDATA[$$\begin{align*}
\frac{dW}{dt}&= \left[ \left(S_{1}-{S_{1}}^{*}\right)+ \left(S_{2}-{S_{2}}^{*}\right)
+ \left(S_{3}-{S_{3}}^{*}\right)+ \left(I_{1}-{I_{1}}^{*}\right)+
 \left(I_{2}-{I_{2}}^{*}\right)+ \left(H-H^{*}\right)\right] \\
&\quad \times \left[\frac{dS_{1}}{dt}+\frac{dS_{2}}{dt}+\frac{dS_{3}}{dt}+
\frac{dI_{1}}{dt}+\frac{dI_{2}}{dt}+\frac{dH}{dt}\right] \\
& =-\delta H \left[ \left(S_{1}-{S_{1}}^{*}\right)+ \left(S_{2}-{S_{2}}^{*}\right)+ \left(S_{3}-{S_{3}}^{*}\right)+
 \left(I_{1}-{I_{1}}^{*}\right)+ \left(I_{2}-{I_{2}}^{*}\right)+ \left(H-H^{*}\right)\right].
\end{align*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-89" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><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:mo>-</mml:mo><mml:msup><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></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>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><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:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><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:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></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:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><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:mo>-</mml:mo><mml:msup><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></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>Clearly,
<disp-formula id="eqn-90"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-90.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-90"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \frac{dW}{dt}=0, if \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H,\right)= \left({S_{1}}^{*}, {S_{2}}^{*}, {S_{3}}^{*}, {I_{1}}^{*}, {I_{2}}^{*}, H^{*}\right),
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-90" display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-91"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-91.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-91"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
\frac{dW}{dt}< 0, if \left(S_{1}, S_{2}, S_{3}, I_{1}, I_{2}, H,\right)\neq \left({S_{1}}^{*}, {S_{2}}^{*}, {S_{3}}^{*}, {I_{1}}^{*}, {I_{2}}^{*}, H^{*}\right)
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-91" display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</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>S</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>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><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:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s6">
<label>6</label>
<title>Numerical Simulations</title>
<p>In this chapter numerical simulations are carried out to support the analytic results and to show the significance of the controller. Most of the data used in the simulation for the parameters and the variables is from china as in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>]. The values can be found in <xref ref-type="table" rid="table-1">Tabs. 1</xref> and <xref ref-type="table" rid="table-2">2</xref> below.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Model variables, descriptions and values</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Model variables</th>
<th>Descriptions</th>
<th>Mean value</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><italic>N</italic></td>
<td>Total population</td>
<td><inline-formula id="ieqn-39"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-39.png"/><tex-math id="tex-ieqn-39"><![CDATA[$ 1.3362\times 10^{9}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>3362</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-40"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-40.png"/><tex-math id="tex-ieqn-40"><![CDATA[$ S_{1} \left(0\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Initial susceptible population</td>
<td><inline-formula id="ieqn-41"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-41.png"/><tex-math id="tex-ieqn-41"><![CDATA[$ 2.6723\times 10^{8}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>6723</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-42"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-42.png"/><tex-math id="tex-ieqn-42"><![CDATA[$ S_{2} \left(0\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Initial quarantine susceptible population</td>
<td>3762</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-43"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-43.png"/><tex-math id="tex-ieqn-43"><![CDATA[$ S_{3} \left(0\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Initial isolated susceptible population</td>
<td><inline-formula id="ieqn-44"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-44.png"/><tex-math id="tex-ieqn-44"><![CDATA[$ 1.069\times 10^{9}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>069</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-45"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-45.png"/><tex-math id="tex-ieqn-45"><![CDATA[$ I_{1} \left(0\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Initial infected population</td>
<td>4101</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-46"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-46.png"/><tex-math id="tex-ieqn-46"><![CDATA[$ I_{2} \left(0\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Initial quarantine infected population</td>
<td>700</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-47"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-47.png"/><tex-math id="tex-ieqn-47"><![CDATA[$ H \left(0\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Initial hospitalized population</td>
<td>3886</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-48"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-48.png"/><tex-math id="tex-ieqn-48"><![CDATA[$ R \left(0\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Initial removed individuals</td>
<td>64</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="table-2">
<label>Table 2</label>
<caption>
<title>Model parameters, descriptions and values</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Model parameters</th>
<th>Description</th>
<th>Value</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-49"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-49.png"/><tex-math id="tex-ieqn-49"><![CDATA[$\alpha _{1}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>time of isolation at home for susceptible population</td>
<td>1/14</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-50"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-50.png"/><tex-math id="tex-ieqn-50"><![CDATA[$\alpha _{2}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Transfer rate from isolated susceptible population</td>
<td><inline-formula id="ieqn-51"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-51.png"/><tex-math id="tex-ieqn-51"><![CDATA[$5.05\times 10^{-6}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>05</mml:mn><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:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-52"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-52.png"/><tex-math id="tex-ieqn-52"><![CDATA[$\beta$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Transmission rate of COVID-19</td>
<td>0.3567</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-53"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-53.png"/><tex-math id="tex-ieqn-53"><![CDATA[$\mu$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Transfer rate from susceptible to isolated susceptible population</td>
<td><inline-formula id="ieqn-54"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-54.png"/><tex-math id="tex-ieqn-54"><![CDATA[$ 1.76\times 10^{-4}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>76</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-55"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-55.png"/><tex-math id="tex-ieqn-55"><![CDATA[$ \gamma $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Hospitalization rate of infected population</td>
<td>0.1429</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-56"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-56.png"/><tex-math id="tex-ieqn-56"><![CDATA[$ \delta $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>Discharge rate from hospital</td>
<td>0.0949</td>
</tr>
<tr>
<td><italic>b</italic></td>
<td>Isolation coefficient</td>
<td>12</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>It can be seen from <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>, that when no any control measure is observed and people were allowed to behave as usual the number of infected individuals will escalate. On the other hand if the control measures were observed optimally, that is; susceptible communities are isolated, susceptible individuals that have contact with infected individuals are quarantined, asymptomatic individuals are quarantined, and infected individuals are traced and hospitalized, then the number of infected individuals will drastically be reduced as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>.</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>Dynamics of the infected population when there is no control</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-2.png"/>
</fig>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>Dynamics of the infected population when all control measures are optimally observed</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-3.png"/>
</fig>
<p>Although these control measures aren&#x2019;t easy to be observed but their significance can easily be seen from the above graphs. It is clearly shown that when individuals and governments at various levels put hands together the spread of the disease will be curbed. From the above two graphs it can be seen that the number of people that will be removed from the population (either by death or by natural recovery) will be reduced from about <inline-formula id="ieqn-57"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-57.png"/><tex-math id="tex-ieqn-57"><![CDATA[$2.5\times 10^{8}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> when there is no control to less than 9000 people when control is observed optimally.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack><p>We thank the reviewers for their valuable contributions.</p></ack>
<fn-group><fn fn-type="other"><p><bold>Funding Statement:</bold> The author(s) received no specific funding for this study.</p></fn>
<fn fn-type="conflict"><p><bold>Conflicts of Interest:</bold> The authors declare that they have no conflicts of interest to report regarding the present study.</p></fn></fn-group>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>[1]</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><collab>World Health Organization (WHO)</collab></person-group>, &#x201C;<article-title>Novel coronavirus-China</article-title>,&#x201D; <year>2020</year>. [Online]. Available: <uri>https://www.who.int/csr/don/12-january-2020-novel-coronavirus-china/en/</uri>.</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>N.</given-names> <surname>Zhu</surname></string-name>, <string-name><given-names>D. Y.</given-names> <surname>Zhang</surname></string-name>, <string-name><given-names>W. L.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name>, <string-name><given-names>X. W.</given-names> <surname>Li</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Bo</surname></string-name> </person-group><italic>et al.,</italic> &#x201C;<article-title>A novel coronavirus from patients with pneumonia in China 2019</article-title>,&#x201D; <source>New England Journal of Medicine</source><italic>,</italic> vol. <volume>382</volume><italic>,</italic> no. <issue>8</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>727</fpage>&#x2013;<lpage>733</lpage>, <year>2020</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>I. I.</given-names> <surname>Bogoch</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Watts</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Thomas-Bachli</surname></string-name>, <string-name><given-names>C.</given-names> <surname>Huber</surname></string-name>, <string-name><given-names>M. U. G.</given-names> <surname>Kraemer</surname></string-name> </person-group><italic>et al.,</italic> &#x201C;<article-title>Pneumonia of unknown etiology in China: Potential of international spread via commercial air travel</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Travel Medicine</source><italic>,</italic> vol. <volume>27</volume><italic>,</italic> no. <issue>2</issue><italic>,</italic> <fpage>taaa008</fpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><collab>Centers for Disease Control and Prevention</collab></person-group>, &#x201C;<article-title>Coronavirus disease 2019 (COVID-19)</article-title>,&#x201D; <year>2019</year>. [Online]. Available: <uri>https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/index.html</uri>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Ivan</surname></string-name>, <string-name><given-names>F.</given-names> <surname>Ndairou</surname></string-name>, <string-name><given-names>J. J.</given-names> <surname>Nieto</surname></string-name>, <string-name><given-names>C. J.</given-names> <surname>Silva</surname></string-name> and <string-name><given-names>D. F. M.</given-names> <surname>Torres</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Ebola model and optimal control with vaccination constraints</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Industrial and Management Optimaisation</source><italic>,</italic> vol. <volume>14</volume><italic>,</italic> no. <issue>2</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>427</fpage>&#x2013;<lpage>446</lpage>, <year>2018</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>B. A.</given-names> <surname>Baba</surname></string-name>, <string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Ismaili</surname></string-name> and <string-name><given-names>I. A.</given-names> <surname>Baba</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Optimal control approach to study two strain malaria model</article-title>,&#x201D; <source>AIP Conference Proceedings</source><italic>,</italic> vol. <volume>2183</volume><italic>,</italic> no. <issue>1</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>070004</fpage>, <year>2019</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>I. A.</given-names> <surname>Baba</surname></string-name> and <string-name><given-names>B.</given-names> <surname>Ghanbari</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Existence and uniqueness of solution of a fractional order tuberculosis model</article-title>,&#x201D; <source>European Physical Journal Plus</source><italic>,</italic> vol. <volume>134</volume><italic>,</italic> no. <issue>10</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>398</fpage>, <year>2019</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>I. A.</given-names> <surname>Baba</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A fractional order bladder cancer model with BCG treatment effect</article-title>,&#x201D; <source>Computational and Applied Mathematics</source><italic>,</italic> vol. <volume>38</volume><italic>,</italic> no. <issue>37</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>542</fpage>, <year>2019</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>H.</given-names> <surname>Kademi</surname></string-name>, <string-name><given-names>F. T.</given-names> <surname>Saad</surname></string-name>, <string-name><given-names>B.</given-names> <surname>Ulusoy</surname></string-name>, <string-name><given-names>I. A.</given-names> <surname>Baba</surname></string-name> and <string-name><given-names>C.</given-names> <surname>Hecer</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Mathematical model for aflatoxins risk mitigation in food</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Food Engineering</source><italic>,</italic> vol. <volume>263</volume><italic>,</italic> no. <issue>2</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>25</fpage>&#x2013;<lpage>29</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>I. A.</given-names> <surname>Baba</surname></string-name>, <string-name><given-names>E.</given-names> <surname>Hincal</surname></string-name> and <string-name><given-names>S. H. K.</given-names> <surname>Alsaadi</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Global stability analysis of a two strain epidemic model with awareness</article-title>,&#x201D; <source>Advances in Differential Equations and Control Processes</source><italic>,</italic> vol. <volume>19</volume><italic>,</italic> no. <issue>2</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>83</fpage>&#x2013;<lpage>100</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>I. A.</given-names> <surname>Baba</surname></string-name>, <string-name><given-names>E.</given-names> <surname>Hincal</surname></string-name> and <string-name><given-names>B.</given-names> <surname>Kaymakamzade</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Two-strain epidemic model with two vaccinations</article-title>,&#x201D; <source>Chaos Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> vol. <volume>106</volume><italic>,</italic> no. <issue>1</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>342</fpage>&#x2013;<lpage>348</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>I. A.</given-names> <surname>Baba</surname></string-name> and <string-name><given-names>E.</given-names> <surname>Hincal</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A model for Influenza with vaccination and awareness</article-title>,&#x201D; <source>Chaos Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> vol. <volume>106</volume><italic>,</italic> no. <issue>1</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>49</fpage>&#x2013;<lpage>55</lpage>, <year>2018</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>I. A.</given-names> <surname>Baba</surname></string-name> and <string-name><given-names>E.</given-names> <surname>Hincal</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Global stability analysis of two-strain epidemic model with bilinear and non-monotonic incidence rates</article-title>,&#x201D; <source>European Physical Journal Plus</source><italic>,</italic> vol. <volume>132</volume><italic>,</italic> no. <issue>5</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>, <year>2017</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>S.</given-names> <surname>Zhao</surname></string-name> and <string-name><given-names>H.</given-names> <surname>Chen</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Modeling the epidemic dynamics and control of COVID-19 in China</article-title>,&#x201D; <source>Quantitative Biology</source><italic>,</italic> vol. <volume>11</volume><italic>,</italic> no. <issue>1</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>9</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>H.</given-names> <surname>Song</surname></string-name>, <string-name><given-names>F.</given-names> <surname>Liu</surname></string-name>, <string-name><given-names>F.</given-names> <surname>Li</surname></string-name>, <string-name><given-names>X.</given-names> <surname>Cao</surname></string-name>, <string-name><given-names>H.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name> </person-group><italic>et al.,</italic> &#x201C;<article-title>The impact of isolation on the transmission of COVID-19 and estimation of potential second epidemic in China</article-title>,&#x201D; <year>2020</year>. <comment>[Online]. Available: <uri>www.preprints.org</uri></comment>.</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>M.</given-names> <surname>Tahir</surname></string-name>, <string-name><given-names>S. I. A.</given-names> <surname>Shah</surname></string-name>, <string-name><given-names>G.</given-names> <surname>Zamzn</surname></string-name> and <string-name><given-names>T.</given-names> <surname>Khan</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Stability behavior of mathematical model of MERS Corona virus spread in population</article-title>,&#x201D; <source>Filomat</source><italic>,</italic> vol. <volume>33</volume><italic>,</italic> no. <issue>12</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>3947</fpage>&#x2013;<lpage>3960</lpage>, <year>2019</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>C.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name> and <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A mathematical model for the novel Coronavirus epidemic in Wuhan, China</article-title>,&#x201D; <source>Mathematical Biosciences and Engineering</source><italic>,</italic> vol. <volume>17</volume><italic>,</italic> no. <issue>3</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>2708</fpage>&#x2013;<lpage>2724</lpage>, <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></person-group> <etal>et al.</etal>, &#x201C;<article-title>A mathematical model for simulating the phased-based transmissibility of a novel coronavirus</article-title>,&#x201D; <source>Infectious Disease of Poverty</source><italic>,</italic> vol. <volume>9</volume><italic>,</italic> no. <issue>24</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>7</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>C. C.</given-names> <surname>Sunhwa</surname></string-name> and <string-name><given-names>K.</given-names> <surname>Moran</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Estimating the reproductive number and the outbreak size of novel coronavirus (COVID-19) using mathematical model republic of Korea</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Epidemiology and Health</source><italic>,</italic> vol. <volume>42</volume><italic>,</italic> no. <issue>1</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>, <year>2020</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>M.</given-names> <surname>Elhia</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Rachik</surname></string-name> and <string-name><given-names>E.</given-names> <surname>Benlahmar</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Optimal control of an SIR model with delay in state and control variables</article-title>,&#x201D; <source>International Scholarly Research Notices</source><italic>,</italic> vol. <volume>2013</volume><italic>,</italic> pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>, <year>2013</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>I. A.</given-names> <surname>Baba</surname></string-name>, <string-name><given-names>R. A.</given-names> <surname>Abdulkadir</surname></string-name> and <string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Esmaili</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Analysis of tuberculosis model with saturated incidence rate and optimal control physica A</article-title>,&#x201D; <source>Statistical Mechanics and its Applications</source><italic>,</italic> vol. <volume>540</volume><italic>,</italic> no. <issue>1</issue><italic>,</italic> <fpage>123237</fpage>, <year>2020</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>Y. S.</given-names> <surname>Luo</surname></string-name>, <string-name><given-names>K.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Q.</given-names> <surname>Tang</surname></string-name>, <string-name><given-names>J. M.</given-names> <surname>Zhang</surname></string-name>, <string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Li</surname></string-name> </person-group><italic>et al.</italic>, &#x201C;<article-title>An optimal data service providing framework in cloud radio access network</article-title>,&#x201D; <source>EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking</source><italic>,</italic> vol. <volume>2016</volume><italic>,</italic> no. <issue>1</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>62</fpage>, <year>2016</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>L. G.</given-names> <surname>Liu</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y. X.</given-names> <surname>Peng</surname></string-name> and <string-name><given-names>W. Q.</given-names> <surname>Xu</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>To converge more quickly and effectively: Mean field annealing based optimal path selection in WMN</article-title>,&#x201D; <source>Information Sciences</source><italic>,</italic> vol. <volume>294</volume><italic>,</italic> pp. <fpage>216</fpage>&#x2013;<lpage>226</lpage>, <year>2015</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>W. W.</given-names> <surname>Liu</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Tang</surname></string-name>, <string-name><given-names>F.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Dou</surname></string-name> and <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A multi-objective decision-making approach for the optimal location of electric vehicle charging facilities</article-title>,&#x201D; <source>Computers Materials &#x0026; Continua</source><italic>,</italic> vol. <volume>60</volume><italic>,</italic> no. <issue>2</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>813</fpage>&#x2013;<lpage>834</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>F.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name>, <string-name><given-names>L. L.</given-names> <surname>Zhang</surname></string-name>, <string-name><given-names>S. W.</given-names> <surname>Zhou</surname></string-name> and <string-name><given-names>Y. Y.</given-names> <surname>Huang</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Neural network-based finite-time control of quantized stochastic nonlinear systems</article-title>,&#x201D; <source>Neurocomputing</source><italic>,</italic> vol. <volume>362</volume><italic>,</italic> pp. <fpage>195</fpage>&#x2013;<lpage>202</lpage>, <year>2019</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>S. M.</given-names> <surname>He</surname></string-name>, <string-name><given-names>K.</given-names> <surname>Xie</surname></string-name>, <string-name><given-names>K. X.</given-names> <surname>Xie</surname></string-name>, <string-name><given-names>C.</given-names> <surname>Xu</surname></string-name> and <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Interference-aware multisource transmission in multiradio and multichannel wireless network</article-title>,&#x201D; <source>IEEE Systems Journal</source><italic>,</italic> vol. <volume>13</volume><italic>,</italic> no. <issue>3</issue><italic>,</italic> pp. <fpage>2507</fpage>&#x2013;<lpage>2518</lpage>, <year>2019</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.</given-names> <surname>Long</surname></string-name> and <string-name><given-names>X.</given-names> <surname>Xiao</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Outage performance of double-relay cooperative transmission network with energy harvesting</article-title>,&#x201D; <source>Physical Communication</source><italic>,</italic> vol. <volume>29</volume><italic>,</italic> pp. <fpage>261</fpage>&#x2013;<lpage>267</lpage>, <year>2018</year>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>