<?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">21856</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmc.2022.021856</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>The Mathematical Model for <italic>Streptococcus suis</italic> Infection in Pig-Human Population with Humidity Effect</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">The Mathematical Model for <italic>Streptococcus suis</italic> Infection in Pig-Human Population with Humidity Effect</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">The Mathematical Model for <italic>Streptococcus suis</italic> Infection in Pig-Human Population with Humidity Effect</alt-title>
</title-group>
<contrib-group content-type="authors">
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Chaiya</surname><given-names>Inthira</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref>
</contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Trachoo</surname><given-names>Kamonchat</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>Nonlaopon</surname><given-names>Kamsing</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref>
</contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Prathumwan</surname><given-names>Din</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref><email>dinpr@kku.ac.th</email>
</contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Department of Mathematics, Faculty of Science, Mahasarakham University</institution>, <addr-line>Mahasarakham, 44150</addr-line>, <country>Thailand</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Department of Mathematics, Faculty of Science, Khon Kaen University</institution>, <addr-line>Khon Kaen, 40002</addr-line>, <country>Thailand</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Din Prathumwan. Email: <email>dinpr@kku.ac.th</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub" date-type="pub" iso-8601-date="2021-11-29"><day>29</day>
<month>11</month>
<year>2021</year></pub-date>
<volume>71</volume>
<issue>2</issue>
<fpage>2981</fpage>
<lpage>2998</lpage>
<history>
<date date-type="received"><day>17</day><month>7</month><year>2021</year></date>
<date date-type="accepted"><day>27</day><month>9</month><year>2021</year></date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2022 Chaiya et al.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Chaiya et al.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMC_21856.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p><bold><?show [ARABIC]?>&#xFEFF;<?show [/ARABIC]?></bold>In this paper, we developed a mathematical model for <italic>Streptococcus suis</italic>, which is an epidemic by considering the moisture that affects the infection. The disease is caused by <italic>Streptococcus suis</italic> infection found in pigs which can be transmitted to humans. The patients of <italic>Streptococcus suis</italic> were generally found in adults males and the elderly who contacted pigs or who ate uncooked pork. In human cases, the infection can cause a severe illness and death. This disease has an impact to the financial losses in the swine industry. In the development of models for this disease, we have divided the population into 7 related groups which are susceptible pig compartment, infected pig compartment, quarantined pig compartment, recovered pig compartment, susceptible human compartment, infected human compartment, and recovered human compartment. After that, we use this model and a quarantine strategy to analyze the spread of the infection. In addition, the basic reproduction number <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is determined by using the next-generation matrix which can analyze the stability of the model. The numerical simulations of the proposed model are illustrated to confirm the results from theorems. The results showed that there is an effect from moisture to the disease transmission. When the moisture increases the disease infection also increases.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd><italic>Streptococcus suis</italic></kwd>
<kwd>mathematical model</kwd>
<kwd>stability analysis</kwd>
<kwd>infectious disease</kwd>
<kwd>reproduction number</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1"><label>1</label><title>Introduction</title>
<p>Nowadays, one of the major problems in the world is zoonotic pathogen such as Rift Valley fever, SARS, pandemic influenza H1N1 2009, Yellow fever, Avian Influenza (H5N1) and (H7N9), West Nile virus [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>], the Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERSCoV) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>], and novel coronavirus (COVID-19) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. <italic>Streptococcus suis</italic> is an infectious agent which is widely found in pigs around the world. This pathogen is generally found in the upper respiratory tract, genital, and alimentary tracts of the pigs [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>]. <italic>Streptococcus suis</italic> is a Gram-positive bacterium and a facultative anaerobic bacterium which is a primary agent of sepsis and meningitis in pigs [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>]. In pig farms, the disease can transmit from pig to pig rapidly. The reported rate of mortality in pigs from <italic>Streptococcus suis</italic> is about 20&#x0025; [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]. It can classify at least 35 serotypes, for examples, serotypes 1 to 31, 33, and 1/2 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>]. Serotypes 1 to 9 and 14 are most commonly found in pigs around the world [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>].</p>
<p>In 1968, the first human who was infected with <italic>Streptococcus suis</italic> was found in Denmark [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>]. This situation confirms that <italic>Streptococcus suis</italic> can transmit from pig to human. Serotype 2 is reported that it is frequently found in human infections [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>], but in some cases, the infections are caused by other serotypes. Kerdsin et al. reported that serotypes 2 and 14 are involved in human cases that found in Thailand [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>]. Dutkiewicz et al. presented that disease found in human caused by <italic>S. suis</italic> serotypes 2, 4, 5, 14, 16, 21 and 24 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>]. <italic>S. suis</italic> serotype 9 which is the most common found in pigs in Europe was found the first case infection in human in May 2013 locating in northern of Thailand [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>]. In addition, Hatrongjit et al. reported the first case of serotype 31 in human [<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>] in the central region of Thailand. The common symptoms of this disease in human are fever, headache, meningitis, septicemia, arthritis, pneumonia, and hearing loss [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>].</p>
<p>To prevent the spread of the disease, the mathematical models become powerful tools for describing the dynamics of the disease. They can forecast the future behaviors of the disease with many assumptions. The solutions of the model can be simulated satisfying the given parameters from the hypothesis. Recently, many mathematical models have been used to describe the behavior of infectious disease [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>]. Rahman et al. proposed the nonlinear SEITR fractional order model of tuberculosis disease by using Atangana-Baleanu derivative which consists of 5 population groups [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>]. Arfan et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>] presented the fractional order model to predict the dynamic of tumor with drug intervention. The nonlinear fractional order mathematical model for predicting the dynamic of COVID-19 was created by Shah et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>]. Almuqrin et al. proposed the fractional model for forecasting the transmission of Ebola virus in bats population by using Atangana-Baleanu fractional derivative [<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>]. Srivastava et al. improved the mathematical model for studying the dynamic of diabetes patients [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>]. Alzaid et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>] studied the dynamic of HIV-1 infection by using the mathematical model and showed that the mathematical model is efficient . The fractional order model of HIV with source term was proposed by Shah et al. to consider the behavior of CD4 &#x002B; T-cells which depending on the concentration of the viral load [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>]. The symmetry and asymmetry concepts can be linked to the epidemic model [<xref ref-type="bibr" rid="ref-32">32</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>].</p>
<p>A number of research studied the disease from <italic>Streptococcus suis</italic> on epidemiology and medicine. However, a few pieces of the research proposed and studied the mathematical model for <italic>Streptococcus suis</italic>. Shen et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>] proposed the SIQRW model to explore the outbreaks of S. Suis. Giang et al. proposed the stochastic model and SEI model to predict the behavior of the disease and fitted the model parameters with collected data [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>]. The proposed models consider the transmission on pig population only. However, to our knowledge, no research considering the disease transmission between pigs and humans for <italic>Streptococcus suis</italic>.</p>
<p>In this paper, we propose a mathematical model to describe the disease transmission of <italic>Streptococcus suis</italic> in humans and pigs. The novelty of this work is the improved mathematical model from one species to two species population. We classify the population of pigs and humans into 4 classes and 3 classes, respectively. This work contains the analysis of the model and numerical simulations to study the dynamic behavior of the disease. We also find the basic reproduction numbers to explain the rapid transmission and study the stability of the solution of the model.</p>
<p>This paper is constructed as follows; In Section 2, we present the mathematical model which expresses the Streptococcus suis transmission. The analysis of the proposed model is shown in Section 3 which includes a basic reproduction number, equilibrium points, and their stability. The numerical simulations are given in Section 4 and follow by a conclusion in Section 5.</p>
</sec>
<sec id="s2"><label>2</label><title>Model Formulation</title>
<p>In this section, we describe the model formulation of <italic>Streptococcus suis</italic> disease transmission in humans and pigs. Based on the classical epidemiology model, we propose a new generalized model of <italic>Streptococcus suis</italic> infection which is SIQR-SIR model. There are some facts about the environmental factors such as temperature and relative humidity [<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]. So, we consider the effect of the moisture in the air for disease transmission in the pig farm.</p>
<p>The investigated population is divided into two subpopulations. These are pig population and human population. Then, both subpopulations of pigs and human are separated into four classes and three classes, respectively. These are a pig susceptible class (<inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), pig infectious class (<inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), pig isolated class (<inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), pig recovery class (<inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), human susceptible class (<inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), human infectious class (<inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), and human recovery class (<inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). We assume that the total population at time <italic>t</italic> is <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. We have that
<disp-formula id="ueqn-1">
<mml:math id="mml-ueqn-1" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-2">
<mml:math id="mml-ueqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="ueqn-3">
<mml:math id="mml-ueqn-3" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the total population of pigs, and <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the total population of human at time <italic>t</italic>.</p>
<p>We can write the dynamic equations for <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> as the following.
<disp-formula id="ueqn-4">
<mml:math id="mml-ueqn-4" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-5">
<mml:math id="mml-ueqn-5" display="block"><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>The new infection in pigs can be described . where <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the transmission coefficient per unit of time per pig in the susceptible class contact with infectious class [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>]. The new infection in human can be described by <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> where <inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the transmission coefficient per unit of time per person in the susceptible class in contact with pig infectious class, <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the transmission coefficient per unit of time per person in the susceptible class contact with the infectious class. In our model, we investigate the relative humidity for considering the infection of this disease in pigs. Then, the new infection in pigs can be expressed by <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> instead of <inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <italic>M</italic> is the moisture in the air (relative humidity). In addition, we assume that the disease cannot be transmitted from human to pigs. Throughout this paper, we assume that all parameters are positive constants.</p>
<p>The model of disease transmission by <italic>Streptococcus suis</italic> can be represented by the system of differential equations as follows:
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1a)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-2"><label>(1b)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-3"><label>(1c)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-4"><label>(1d)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-5"><label>(1e)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-6"><label>(1f)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-7"><label>(1g)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></disp-formula>where<inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the pig removal rate, <italic>a</italic> is the pig death rate induced by the disease, <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the rate from infectious class to isolated class in pigs,<inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the transition rate from isolated class to recovery class, <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the human natural death rate,<inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the death rate induced by disease, and <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the transition rate from infectious class to recovery class. The model form is valid only if <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1a)</xref> expresses the rate of change of the population of susceptible pig. The number of susceptible pigs increases only via birth <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> described in the first term on the right-hand side. On the other hand, the population of them decreases due to the removal rate of pig <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, transmission of <italic>Streptococcus suis</italic> from infected pig to susceptible pig <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and moisture effect <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1b)</xref> expresses the rate of change of the population of the infected pig. On the right-hand side, the first term represents the number of infected pigs increases due to susceptible pig becoming infected pig with the rate <inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:math></inline-formula> followed by the negative effects of disease death rate <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, removal rate (<inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and isolated rate <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1c)</xref> expresses the rate of change of the population of the isolated pig. On the right-hand side, the first term represents the increase in the population of isolated pig due to the isolation of infected pig with the rate <inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:math></inline-formula> followed by the negative effects of disease death rate <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, removal rate <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and recovered rate <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1d)</xref> expresses the rate of change of the population of the recovered pig. On the right-hand side, the first term represents the increase in the population of the recovered pig due to treatment with the rate <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and the last term represents the removal rate <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> of pigs.</p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1e)</xref> expresses the rate of change of the population of susceptible human. The number of susceptible pigs increases only via birth <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> described in the first term on the right-hand side. On the other hand, the population of them decreases due to the transmission of <italic>Streptococcus suis</italic> from infected pig to susceptible human <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and infected human to susceptible human <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. The last term represents the natural death rate <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> of human.</p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1f)</xref> expresses the rate of change of the population of the infected human. On the right-hand side, the first term and second term represent the number of the infected human increases due to susceptible human becoming infected human by contact with the infected pigs <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and the infected human <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively. The remaining terms are the negative effects of disease death rate <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, recovered rate <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and natural death rate <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1g)</xref> expresses the rate of change of the population of recovered human. On the right-hand side, the first term represents the increase in the population of recovered human due to treatment with the rate <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and the last term represents the natural death rate <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> of human</p>
<p>Let <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> A flowchart of the SIQR-SIR model of pigs and human which describe by the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> is shown in <?A3B2 "fig1",5,"anchor"?><xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig 1</xref>.</p>
<fig id="fig-1"><label>Figure 1</label><caption><title>Flowchart of SIQR-SIR (Susceptible-Infectious-Isolation-Recovery-Susceptible-Infectious-Recovery) model for human and pigs</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMC_21856-fig-1.png"/></fig>
<p>The values of population classes <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> at time <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></inline-formula>is non-negative numbers.</p>
<p>Let
<disp-formula id="ueqn-6">
<mml:math id="mml-ueqn-6" display="block"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>and <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> Then we obtain
<disp-formula id="ueqn-7">
<mml:math id="mml-ueqn-7" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>N</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>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></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:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-8">
<mml:math id="mml-ueqn-8" display="block"><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-9">
<mml:math id="mml-ueqn-9" display="block"><mml:mrow><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="eqn-8"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>Therefore, the positive invariant of the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> is
<disp-formula id="eqn-9"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3"><label>3</label><title>Model Analysis</title>
<sec id="s3_1"><label>3.1</label><title>Equilibria</title>
<p>The equilibria are obtained by setting all equations of the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> to be zero.
<disp-formula id="ueqn-10">
<mml:math id="mml-ueqn-10" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-11">
<mml:math id="mml-ueqn-11" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-12">
<mml:math id="mml-ueqn-12" display="block"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-10"><label>(4)</label>
<mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<disp-formula id="ueqn-14">
<mml:math id="mml-ueqn-14" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-15">
<mml:math id="mml-ueqn-15" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-16">
<mml:math id="mml-ueqn-16" display="block"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula>
<p>By solving the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(4)</xref>, We get three equilibrium points:
<list list-type="simple">
<list-item><label>i)</label><p>Disease-free equilibrium
<disp-formula id="ueqn-17">
<mml:math id="mml-ueqn-17" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mfrac><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></disp-formula>
</p></list-item>
<list-item><label>ii)</label><p>Pig disease free equilibrium
<disp-formula id="ueqn-18">
<mml:math id="mml-ueqn-18" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p></list-item>
</list>
where <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x2261;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p>Note that, <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> exists if <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></inline-formula>
<list list-type="simple">
<list-item><p>iii) The endemic equilibrium
<disp-formula id="ueqn-19">
<mml:math id="mml-ueqn-19" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p></list-item>
</list>
where
<disp-formula id="ueqn-20">
<mml:math id="mml-ueqn-20" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-21">
<mml:math id="mml-ueqn-21" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-22">
<mml:math id="mml-ueqn-22" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-23">
<mml:math id="mml-ueqn-23" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-24">
<mml:math id="mml-ueqn-24" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-25">
<mml:math id="mml-ueqn-25" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-26">
<mml:math id="mml-ueqn-26" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>with <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>&#x2261;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x2261;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p>Note that, <inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> exists if <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></inline-formula></p>
</sec>
<sec id="s3_2"><label>3.2</label><title>Basic Reproduction Number</title>
<p>The basic reproduction number is the expected number of secondary cases produced by a single infection in a completely susceptible population. To compute the basic reproduction number and to study the local stability of the equilibrium, we use the next generation matrix method [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>]. We define <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> where <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:msup><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></inline-formula>where<inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the matrix of new infection terms, and <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the matrix of transfer terms into compartment and out of compartment as:
<disp-formula id="ueqn-27">
<mml:math id="mml-ueqn-27" display="block"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>The corresponding Jacobian matrices are
<disp-formula id="ueqn-28">
<mml:math id="mml-ueqn-28" display="block"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>B</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>A</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>Then, we obtain
<disp-formula id="ueqn-29">
<mml:math id="mml-ueqn-29" display="block"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-30">
<mml:math id="mml-ueqn-30" display="block"><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>We obtain three eigenvalues of <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>as:
<disp-formula id="ueqn-31">
<mml:math id="mml-ueqn-31" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>Hence, the spectral radii are <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></inline-formula>and <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
</sec>
<sec id="s3_3"><label>3.3</label><title><italic>The Stability of Disease-Free Equilibrium</italic> <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></title>
<p><bold>Theorem 1.</bold> <italic>The disease-free equilibrium point</italic> <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> <italic>is locally asymptotically stable if</italic> <inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Proof.</bold> The model system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> has the Jacobian matrix at the point <inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as:
<disp-formula id="ueqn-32">
<mml:math id="mml-ueqn-32" display="block"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left left left left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>The corresponding eigenvalues of <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> are
<disp-formula id="ueqn-33">
<mml:math id="mml-ueqn-33" display="block"><mml:mrow><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>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-34">
<mml:math id="mml-ueqn-34" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-35">
<mml:math id="mml-ueqn-35" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>Note that <inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is negative if <inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is negative if <inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Therefore, the disease-free equilibrium <inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> of the model system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> is locally asymptotically stable due to all negative real part eigenvalues if <inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. &#x25A1;</p>
</sec>
<sec id="s3_4"><label>3.4</label><title>The Stability of Pig Disease Free Equilibrium <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></title>
<p><bold>Theorem 2.</bold> The pig disease free equilibrium <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is locally asymptotically stable if <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></inline-formula></p>
<p><bold>Proof.</bold> The pig disease-free equilibrium
<disp-formula id="ueqn-36">
<mml:math id="mml-ueqn-36" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>exists and is positive if <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></inline-formula></p>
<p>The model system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> has the Jacobian matrix at the point <inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as:
<disp-formula id="ueqn-37">
<mml:math id="mml-ueqn-37" display="block"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left left left left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>The corresponding eigenvalues of <inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> are
<disp-formula id="ueqn-38">
<mml:math id="mml-ueqn-38" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-39">
<mml:math id="mml-ueqn-39" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-40">
<mml:math id="mml-ueqn-40" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-41">
<mml:math id="mml-ueqn-41" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>Note that <inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is negative if <inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> while <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> have negative real part if <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Therefore, the pig disease free equilibrium <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> of the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> is locally asymptotically stable if <inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></inline-formula> &#x25A1;</p>
</sec>
<sec id="s3_5"><label>3.5</label><title>The Stability of Endemic Equilibrium <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></title>
<p><bold>Theorem 3.</bold> The endemic equilibrium <inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> <italic>is locally asymptotically stable if</italic> <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Proof.</bold> The endemic equilibrium
<disp-formula id="ueqn-42">
<mml:math id="mml-ueqn-42" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where
<disp-formula id="ueqn-43">
<mml:math id="mml-ueqn-43" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-44">
<mml:math id="mml-ueqn-44" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-45">
<mml:math id="mml-ueqn-45" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-46">
<mml:math id="mml-ueqn-46" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-47">
<mml:math id="mml-ueqn-47" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-48">
<mml:math id="mml-ueqn-48" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-49">
<mml:math id="mml-ueqn-49" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>exists and is positive if <inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>The model system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> has the Jacobian matrix at the point <inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as:
<disp-formula id="ueqn-50">
<mml:math id="mml-ueqn-50" display="block"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left left left left left left left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>where</p>
<p><disp-formula id="ueqn-52">
<mml:math id="mml-ueqn-52" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03A8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>The corresponding eigenvalues of <inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> are
<disp-formula id="ueqn-53">
<mml:math id="mml-ueqn-53" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-54">
<mml:math id="mml-ueqn-54" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-55">
<mml:math id="mml-ueqn-55" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-56">
<mml:math id="mml-ueqn-56" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-57">
<mml:math id="mml-ueqn-57" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>7</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where
<disp-formula id="ueqn-58">
<mml:math id="mml-ueqn-58" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="ueqn-59">
<mml:math id="mml-ueqn-59" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>Next, we consider
<disp-formula id="ueqn-60">
<mml:math id="mml-ueqn-60" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-61">
<mml:math id="mml-ueqn-61" display="block"><mml:mrow><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-62">
<mml:math id="mml-ueqn-62" display="block"><mml:mrow><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-63">
<mml:math id="mml-ueqn-63" display="block"><mml:mrow><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="ueqn-64">
<mml:math id="mml-ueqn-64" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-65">
<mml:math id="mml-ueqn-65" display="block"><mml:mrow><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-66">
<mml:math id="mml-ueqn-66" display="block"><mml:mrow><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>We obtain that <inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has negative real part if <inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Then, let us consider
<disp-formula id="ueqn-67">
<mml:math id="mml-ueqn-67" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-68">
<mml:math id="mml-ueqn-68" display="block"><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-69">
<mml:math id="mml-ueqn-69" display="block"><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-70">
<mml:math id="mml-ueqn-70" display="block"><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-71">
<mml:math id="mml-ueqn-71" display="block"><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>Since <inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> it follows that
<disp-formula id="ueqn-72">
<mml:math id="mml-ueqn-72" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>Then, we get
<disp-formula id="ueqn-73">
<mml:math id="mml-ueqn-73" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-74">
<mml:math id="mml-ueqn-74" display="block"><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>If <inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are positive i.e., <inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, then we obtain
<disp-formula id="ueqn-75">
<mml:math id="mml-ueqn-75" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>Thus, the eigenvalues <inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> have a negative real part if <inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Therefore, the endemic equilibrium <inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> of the model system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> is locally asymptotically stable if <inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. &#x25A1;</p>
<p>We can draw the bifurcation diagram to describe the basic reproduction numbers and stability as shown in <?A3B2 "fig2",5,"anchor"?><xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>.</p>
<fig id="fig-2"><label>Figure 2</label><caption><title>The bifurcation region</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMC_21856-fig-2.png"/></fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s4"><label>4</label><title>Numerical Examples and Discussion</title>
<p>The numerical results of the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> are computed by using MATLAB with the given initial values:
<disp-formula id="ueqn-76">
<mml:math id="mml-ueqn-76" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4057</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1000</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50000</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1000</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula>
</p>
<p>The numerical results of the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> with the parameter values as shown in <?A3B2 "tbl1",5,"anchor"?><xref ref-type="table" rid="table-1">Tab. 1</xref>. Note that the parameters and initial values are obtained from data in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>] and [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>].</p>
<table-wrap id="table-1"><label>Table 1</label><caption><title>Parameter values of the system (1)</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="left">Parameter</th>
<th align="left">Value</th>
<th align="left">Source</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">&#x00A0;<inline-formula id="ieqn-210"><mml:math id="mml-ieqn-210"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">3275</td>
<td align="left">Taken from [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>]</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">&#x00A0;<inline-formula id="ieqn-211"><mml:math id="mml-ieqn-211"><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.75</td>
<td align="left">Taken from [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>]</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">&#x00A0;<inline-formula id="ieqn-212"><mml:math id="mml-ieqn-212"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.000365</td>
<td align="left">Taken from [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>]</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">&#x00A0;<inline-formula id="ieqn-213"><mml:math id="mml-ieqn-213"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">500</td>
<td align="left">Calculated</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">&#x00A0;<inline-formula id="ieqn-214"><mml:math id="mml-ieqn-214"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.00465</td>
<td align="left">Assumed</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The solution trajectories tend to the disease-free equilibrium <inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> which satisfy Theorem 1 with the remaining parameter values <inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></inline-formula>as shown in <?A3B2 "fig3",5,"anchor"?><xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>. The calculated reproduction numbers of this case are <inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9568</mml:mn><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5625</mml:mn><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></inline-formula></p>
<fig id="fig-3"><label>Figure 3</label><caption><title>The simulation results of the system (1), (a) The plots of asymptotic population density of pig susceptible population <inline-formula id="ieqn-176"><mml:math id="mml-ieqn-176"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> pig infectious population <inline-formula id="ieqn-177"><mml:math id="mml-ieqn-177"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> pig isolated population <inline-formula id="ieqn-178"><mml:math id="mml-ieqn-178"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and pig recovery population <inline-formula id="ieqn-179"><mml:math id="mml-ieqn-179"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> with respect to time <italic>t</italic> tends to the equilibrium <inline-formula id="ieqn-180"><mml:math id="mml-ieqn-180"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and (b) The plots of asymptotic population density of human susceptible population <inline-formula id="ieqn-181"><mml:math id="mml-ieqn-181"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, human infectious population <inline-formula id="ieqn-182"><mml:math id="mml-ieqn-182"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and human recovery population <inline-formula id="ieqn-183"><mml:math id="mml-ieqn-183"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> with respect to time <italic>t</italic> tends to the equilibrium <inline-formula id="ieqn-184"><mml:math id="mml-ieqn-184"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMC_21856-fig-3.png"/></fig>
<p>The results showed that the number of pig infectious cases dramatically decreased in the first quarter. After that, the decreasing of pig infectious cases slowly decreased. Then, it tended to the equilibrium value. <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3a</xref>, the number of pig susceptible population increased after infectious cases were recovered. In addition, the isolated population increased when the number of infectious cases increased to control the spread of the disease. Then, it decreased after the number of infectious cases decreased. In human case (<xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3b</xref>), the number of infectious populations increased in the first quarter, then the number increased and approached to the equilibrium number. Therefore, the parameters of this case provided that the disease died out.</p>
<p>The solution trajectories tend to the disease-free equilibrium <inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> which satisfy Theorem 2 with the remaining parameter values <inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.7</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.8</mml:mn></mml:math></inline-formula> as shown in <?A3B2 "fig4",5,"anchor"?><xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>. The calculated reproduction numbers of this case are <inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.5833</mml:mn><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>and <inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.2125</mml:mn><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>The results showed that the number of pig infectious cases dramatically decreased in the first quarter. After that, the decreasing of pig infectious cases slowly decreased. Then, it tended to the equilibrium value. The number of pig susceptible population increased after infectious cases decreased. In human case (<xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4b</xref>), the number of infectious populations dramatically increased in the first quarter, then it decreased and approached to the equilibrium number. Therefore, the result of this case indicated that the disease in pig died out while it still appeared in human.</p>
<fig id="fig-4"><label>Figure 4</label><caption><title>The simulation results of the system (1), (a) The plots of asymptotic population density of pig susceptible population <inline-formula id="ieqn-185"><mml:math id="mml-ieqn-185"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula>pig infectious population <inline-formula id="ieqn-186"><mml:math id="mml-ieqn-186"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, pig isolated population <inline-formula id="ieqn-187"><mml:math id="mml-ieqn-187"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and pig recovery population <inline-formula id="ieqn-188"><mml:math id="mml-ieqn-188"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>with respect to time <inline-formula id="ieqn-189"><mml:math id="mml-ieqn-189"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></inline-formula>tends to the equilibrium <inline-formula id="ieqn-190"><mml:math id="mml-ieqn-190"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></inline-formula>and (b) The plots of asymptotic population density of human susceptible population <inline-formula id="ieqn-191"><mml:math id="mml-ieqn-191"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, human infectious population <inline-formula id="ieqn-192"><mml:math id="mml-ieqn-192"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and human recovery population <inline-formula id="ieqn-193"><mml:math id="mml-ieqn-193"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> with respect to time <inline-formula id="ieqn-194"><mml:math id="mml-ieqn-194"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></inline-formula>tends to the equilibrium <inline-formula id="ieqn-195"><mml:math id="mml-ieqn-195"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMC_21856-fig-4.png"/></fig>
<p>The numerical results of the system (1) with the remaining parameter values <inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula>and <inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:math></inline-formula> with <inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9568</mml:mn><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.2473</mml:mn><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The solution trajectories tend to the endemic equilibrium <inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> which satisfy Theorem 3 as shown in <?A3B2 "fig5",5,"anchor"?><xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>. The number of pig susceptible population decreased in the first five quarters then it increased and approached to the equilibrium. The number of pig infectious population increase in the first quarter then it tends to equilibrium after five quarters. In human case, the number of human infectious population increased sharply in the first two quarters. After that, it decreased and tend to equilibrium value. The number of recovery population increased in the first quarter then it decreased and approached to equilibrium value. The result of this case showed that the disease still appeared in both human and pigs.</p>
<p>To consider the effect of moisture, the numerical results of the system (1) with the remaining parameter values <inline-formula id="ieqn-143"><mml:math id="mml-ieqn-143"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.6</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-144"><mml:math id="mml-ieqn-144"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.01.</mml:mn></mml:math></inline-formula> The solutions trajectories are computed with various values of relative humidity <italic>M</italic> as <inline-formula id="ieqn-145"><mml:math id="mml-ieqn-145"><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mn>0.3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mn>0.7</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-146"><mml:math id="mml-ieqn-146"><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:math></inline-formula> is shown in <?A3B2 "fig6",5,"anchor"?><xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>.</p>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>, the result indicates that when the relative humidity <inline-formula id="ieqn-147"><mml:math id="mml-ieqn-147"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> increases the pig infectious population density also increases. Particularly, the trajectories of pig infectious population decrease and approach to constant values when <inline-formula id="ieqn-148"><mml:math id="mml-ieqn-148"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mn>0.3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-149"><mml:math id="mml-ieqn-149"><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula>. On the other hand, the number of pig infectious population increase and go to equilibrium value when <inline-formula id="ieqn-150"><mml:math id="mml-ieqn-150"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.7</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-151"><mml:math id="mml-ieqn-151"><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Moreover, when <inline-formula id="ieqn-152"><mml:math id="mml-ieqn-152"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-153"><mml:math id="mml-ieqn-153"><mml:mn>0.3</mml:mn></mml:math></inline-formula> the trajectories approach zero. This means that the disease will die out when there is less moisture in the air. Therefore, the result confirms that there is an effect of the moisture in the air to the infection of Streptococcus <italic>suis</italic> as mentioned in the literature.</p>
<fig id="fig-5"><label>Figure 5</label><caption><title>The simulation results of the system (1), (a) The plots of asymptotic population density of pig susceptible population <inline-formula id="ieqn-196"><mml:math id="mml-ieqn-196"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> pig infectious population <inline-formula id="ieqn-197"><mml:math id="mml-ieqn-197"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> pig isolated population <inline-formula id="ieqn-198"><mml:math id="mml-ieqn-198"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, and pig recovery population <inline-formula id="ieqn-199"><mml:math id="mml-ieqn-199"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> with respect to time<inline-formula id="ieqn-200"><mml:math id="mml-ieqn-200"><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> tends to the equilibrium <inline-formula id="ieqn-201"><mml:math id="mml-ieqn-201"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and (b) The plots of asymptotic population density of human susceptible population <inline-formula id="ieqn-202"><mml:math id="mml-ieqn-202"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> human infectious population <inline-formula id="ieqn-203"><mml:math id="mml-ieqn-203"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and human recovery population <inline-formula id="ieqn-204"><mml:math id="mml-ieqn-204"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> with respect to time <inline-formula id="ieqn-205"><mml:math id="mml-ieqn-205"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></inline-formula>tends to the equilibrium <inline-formula id="ieqn-206"><mml:math id="mml-ieqn-206"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMC_21856-fig-5.png"/></fig>
<fig id="fig-6"><label>Figure 6</label><caption><title>The simulation results of the pig infectious population <inline-formula id="ieqn-207"><mml:math id="mml-ieqn-207"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> for various values of relative humidity <inline-formula id="ieqn-208"><mml:math id="mml-ieqn-208"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:math></inline-formula>with respect to time <inline-formula id="ieqn-209"><mml:math id="mml-ieqn-209"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula></title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMC_21856-fig-6.png"/></fig>
</sec>
<sec id="s5"><label>5</label><title>Conclusions</title>
<p>We have proposed the mathematical model for predicting the disease transmission of <italic>Streptococcus suis</italic> between pigs and humans, which is developed from the <inline-formula id="ieqn-154"><mml:math id="mml-ieqn-154"><mml:mrow><mml:mtext>SIQR</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> model that considered only in the pig population. The pigs-human epidemiology model of <italic>Streptococcus suis</italic> transmission which is <inline-formula id="ieqn-155"><mml:math id="mml-ieqn-155"><mml:mrow><mml:mtext>SIQR-SIR</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> model is investigated. The model combined with susceptible <inline-formula id="ieqn-156"><mml:math id="mml-ieqn-156"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, infection <inline-formula id="ieqn-157"><mml:math id="mml-ieqn-157"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, isolation <inline-formula id="ieqn-158"><mml:math id="mml-ieqn-158"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and recovery <inline-formula id="ieqn-159"><mml:math id="mml-ieqn-159"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> for pig population and susceptible <inline-formula id="ieqn-160"><mml:math id="mml-ieqn-160"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> infectious <inline-formula id="ieqn-161"><mml:math id="mml-ieqn-161"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and recovery <inline-formula id="ieqn-162"><mml:math id="mml-ieqn-162"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> for human population. Moreover, we studied the effect of moisture in the air on disease transmission. The equilibria of the model were analyzed. Then, the next-generation matrix was used to find the basic reproduction numbers <inline-formula id="ieqn-163"><mml:math id="mml-ieqn-163"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-164"><mml:math id="mml-ieqn-164"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> We obtained the conditions of the equilibrium points <inline-formula id="ieqn-165"><mml:math id="mml-ieqn-165"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-166"><mml:math id="mml-ieqn-166"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> which are locally asymptotically stable in Theorem 1, Theorem 2, and Theorem 3, respectively. The results show that if <inline-formula id="ieqn-167"><mml:math id="mml-ieqn-167"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-168"><mml:math id="mml-ieqn-168"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> the equilibrium points <inline-formula id="ieqn-169"><mml:math id="mml-ieqn-169"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is locally asymptotically stable while <inline-formula id="ieqn-170"><mml:math id="mml-ieqn-170"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is locally asymptotically stable if <inline-formula id="ieqn-171"><mml:math id="mml-ieqn-171"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-172"><mml:math id="mml-ieqn-172"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></inline-formula> Finally, the endemic equilibrium <inline-formula id="ieqn-173"><mml:math id="mml-ieqn-173"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is locally asymptotically stable if <inline-formula id="ieqn-174"><mml:math id="mml-ieqn-174"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>01</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-175"><mml:math id="mml-ieqn-175"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>02</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The bifurcation diagram is also presented. The numerical examples confirmed the results of Theorems. The results indicated that moisture affects disease transmission. When the air has higher moisture the transmission of the pathogen is also high. Moreover, the model can be improved by considering infection of newborn pigs from infectious adult female pigs.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>This research was financially supported by the young researcher development project of Khon Kaen University. Appreciation is extended to Faculty of Science, Khon Kaen University, Khon Kaen, Thailand.</p>
</ack>
<fn-group>
<fn fn-type="other"><p><bold>Funding Statement:</bold> This research was financially supported by the young researcher development project of Khon Kaen University.</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="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>K. E.</given-names> <surname>Jones</surname></string-name>, <string-name><given-names>N. G.</given-names> <surname>Patel</surname></string-name>, <string-name><given-names>M. A.</given-names> <surname>Levy</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Storeygard</surname></string-name>, <string-name><given-names>D.</given-names> <surname>Balk</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Global trends in emerging infectious diseases</article-title>,&#x201D; <source>Nature</source>, vol. <volume>451</volume>, pp. <fpage>990</fpage>&#x2013;<lpage>993</lpage>, <year>2008</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>F.</given-names> <surname>Li</surname></string-name> and <string-name><given-names>L.</given-names> <surname>Du</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>MERS coronavirus: An emerging zoonotic virus</article-title>,&#x201D; <source>Viruses</source>, vol. <volume>11</volume>, no. <issue>7</issue>, pp. <fpage>663</fpage>, <year>2019</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>J. S.</given-names> <surname>Mackenzie</surname></string-name> and <string-name><given-names>D. W.</given-names> <surname>Smith</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>COVID-19: A novel zoonotic disease caused by a coronavirus from China: What we know and what we don&#x0027;t</article-title>,&#x201D; <source>Microbiology Australia</source>, vol. <volume>41</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>45</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>Z. R.</given-names> <surname>Lun</surname></string-name>, <string-name><given-names>Q. P.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name>, <string-name><given-names>X. G.</given-names> <surname>Chen</surname></string-name>, <string-name><given-names>A. X.</given-names> <surname>Li</surname></string-name> and <string-name><given-names>X. Q.</given-names> <surname>Zhu</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Streptococcus suis: An emerging zoonotic pathogen</article-title>,&#x201D; <source>The Lancet. Infectious Diseases</source>, vol. <volume>7</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>201</fpage>&#x2013;<lpage>209</lpage>, <year>2011</year>.</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>H. J.</given-names> <surname>Huh</surname></string-name>, <string-name><given-names>K. J.</given-names> <surname>Park</surname></string-name>, <string-name><given-names>J. H.</given-names> <surname>Jang</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Lee</surname></string-name>, <string-name><given-names>J. H.</given-names> <surname>Lee</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title><italic>Streptococcus suis</italic> meningitis with bilateral sensorineural hearing loss</article-title>,&#x201D; <source>The Korean Journal of Laboratory Medicine</source>, vol. <volume>31</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>205</fpage>&#x2013;<lpage>211</lpage>, <year>2011</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>Y.</given-names> <surname>Feng</surname></string-name>, <string-name><given-names>H.</given-names> <surname>Zhang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Z.</given-names> <surname>Wu</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Cao</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Streptococcus suis infection</article-title>,&#x201D; <source>Virulence</source>, vol. <volume>5</volume>, no. <issue>4</issue>, pp. <fpage>477</fpage>&#x2013;<lpage>497</lpage>, <year>2014</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>M.</given-names> <surname>Gajd&#x00E1;cs</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>N&#x00E9;meth</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Knausz</surname></string-name>, <string-name><given-names>I.</given-names> <surname>Barrak</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>St&#x00E1;jer</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title><italic>Streptococcus suis</italic>: An underestimated emerging pathogen in Hungary?</article-title>, &#x201D; <source>Microorganisms</source>, vol. <volume>8</volume>, no. <issue>9</issue>, pp. <fpage>1292</fpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Dekker</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Bouma</surname></string-name>, <string-name><given-names>I.</given-names> <surname>Daemen</surname></string-name>, <string-name><given-names>D.</given-names> <surname>Klinkenberg</surname></string-name>, <string-name><given-names>L.</given-names> <surname>van Leengoed</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Effect of spatial separation of pigs on spread of <italic>streptococcus suis</italic> serotype 9</article-title>, &#x201D; <source>PLOS ONE</source>, vol. <volume>8</volume>, no. <issue>4</issue>, pp. <fpage>e61339</fpage>, <year>2013</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>E.</given-names> <surname>Giang</surname></string-name>, <string-name><given-names>B. M.</given-names> <surname>Hetman</surname></string-name>, <string-name><given-names>J. M.</given-names> <surname>Sargeant</surname></string-name>, <string-name><given-names>Z.</given-names> <surname>Poljak</surname></string-name> and <string-name><given-names>A. L.</given-names> <surname>Greer</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Examining the effect of host recruitment rates on the transmission of <italic>streptococcus suis</italic> in nursery swine populations</article-title>, &#x201D; <source>Pathogens</source>, vol. <volume>9</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>174</fpage>, <year>2020</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>M.</given-names> <surname>Okura</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Osaki</surname></string-name>, <string-name><given-names>R.</given-names> <surname>Nomoto</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Arai</surname></string-name>, <string-name><given-names>R.</given-names> <surname>Osawa</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Current taxonomical situation of <italic>streptococcus suis</italic></article-title>,&#x201D; <source>Pathogens</source>, vol. <volume>5</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>45</fpage>, <year>2016</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>G.</given-names> <surname>Goyette-Desjardins</surname></string-name>, <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Auger</surname></string-name>, <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Xu</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Segura</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Gottschalk</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title><italic>Streptococcus suis</italic>, an important pig pathogen and emerging zoonotic agent&#x2014;an update on the worldwide distribution based on serotyping and sequence typing</article-title>,&#x201D; <source>Emerging Microbes and Infections</source>, vol. <volume>3</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>20</lpage>, <year>2014</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>J.</given-names> <surname>Dutkiewicz</surname></string-name>, <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Sroka</surname></string-name>, <string-name><given-names>V.</given-names> <surname>Zajac</surname></string-name>, <string-name><given-names>B.</given-names> <surname>Wasinski</surname></string-name>, <string-name><given-names>E.</given-names> <surname>Cisak</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title><italic>Streptococcus suis</italic>: A re-emerging pathogen associated with occupational exposure to pigs or pork products. part I&#x2014;Epidemiology</article-title>, &#x201D; <source>Annals of Agricultural and Environmental Medicine</source>, vol. <volume>24</volume>, no. <issue>4</issue>, pp. <fpage>683</fpage>&#x2013;<lpage>695</lpage>, <year>2017</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>M.</given-names> <surname>Gottschalk</surname></string-name>, <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Xu</surname></string-name>, <string-name><given-names>C.</given-names> <surname>Calzas</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Segura</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title><italic>Streptococcus suis</italic>: A new emerging or an old neglected zoonotic pathogen?</article-title>, &#x201D; <source>Future Microbiol</source>, vol. <volume>5</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>371</fpage>&#x2013;<lpage>391</lpage>, <year>2010</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>K.</given-names> <surname>Oishi</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Kerdsin</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Dejsirilert</surname></string-name>, <string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Puangpatra</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Sripakdee</surname></string-name>, </person-group> &#x201C;<article-title>Genotypic profile of <italic>streptococcus suis</italic> serotype 2 and clinical features of infection in humans, Thailand</article-title>,&#x201D; <source>Emerging Infectious Diseases</source>, vol. <volume>17</volume>, no. <issue>5</issue>, pp. <fpage>835</fpage>&#x2013;<lpage>842</lpage>, <year>2011</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>A.</given-names> <surname>Kerdsin</surname></string-name>, <string-name><given-names>D.</given-names> <surname>Takeuchi</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Nuangmek</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Akeda</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Gottschalk</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Genotypic comparison between <italic>streptococcus suis</italic> isolated from pigs and humans in Thailand</article-title>,&#x201D; <source>Pathogens</source>, vol. <volume>9</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>50</fpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>[16]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Kerdsin</surname></string-name>, <string-name><given-names>K.</given-names> <surname>Oishi</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Sripakdee</surname></string-name>, <string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Boonkerd</surname></string-name>, <string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Polwichai</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Clonal dissemination of <italic>streptococcus suis</italic> serotype 14 in Thailand,</article-title>&#x201D; <source>Journal of Medical Microbiology</source>, vol. <volume>58</volume>, no. <issue>11</issue>, pp. <fpage>1508</fpage>&#x2013;<lpage>1513</lpage>, <year>2009</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Kerdsin</surname></string-name>, <string-name><given-names>R.</given-names> <surname>Hatrongjit</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Gottschalk</surname></string-name>, <string-name><given-names>D.</given-names> <surname>Takeuchi</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Hamada</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Emergence of <italic>streptococcus suis</italic> serotype 9 infection in humans</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Microbiology, Immunology and Infection</source>, vol. <volume>50</volume>, no. <issue>4</issue>, pp. <fpage>545</fpage>&#x2013;<lpage>546</lpage>, <year>2017</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>R.</given-names> <surname>Hatrongjit</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Kerdsin</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Gottschalk</surname></string-name>, <string-name><given-names>D.</given-names> <surname>Takeuchi</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Hamada</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>First human case report of sepsis due to infection with streptococcus suis serotype 31 in Thailand</article-title>,&#x201D; <source>BMC Infectious Diseases</source>, vol. <volume>15</volume>, pp. <fpage>392</fpage>, <year>2015</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>J.</given-names> <surname>Dutkiewicz</surname></string-name>, <string-name><given-names>V.</given-names> <surname>Zajac</surname></string-name>, <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Sroka</surname></string-name>, <string-name><given-names>B.</given-names> <surname>Wasinski</surname></string-name>, <string-name><given-names>E.</given-names> <surname>Cisak</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title><italic>Streptococcus suis</italic>: A re-emerging pathogen associated with occupational exposure to pigs or pork products. part II-pathogenesis</article-title>,&#x201D; <source>Annals of Agricultural and Environmental Medicine</source>, vol. <volume>25</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>186</fpage>&#x2013;<lpage>203</lpage>, <year>2018</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>J. F.</given-names> <surname>Moxnes</surname></string-name> and <string-name><given-names>K.</given-names> <surname>Hausken</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Mathematical modelling of acute virus influenza a infections</article-title>,&#x201D; <source>Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems</source>, vol. <volume>18</volume>, no. <issue>5</issue>, pp. <fpage>521</fpage>&#x2013;<lpage>538</lpage>, <year>2012</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>U.</given-names> <surname>Panbaba</surname></string-name> and <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Garba</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Stability analysis and optimal control for yellow fever model with vertical transmission</article-title>,&#x201D; <source>International Journal of Applied and Computational Mathematics</source>, vol. <volume>6</volume>, pp. <fpage>105</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>D.</given-names> <surname>Prathumwan</surname></string-name>, <string-name><given-names>K.</given-names> <surname>Trachoo</surname></string-name> and <string-name><given-names>I.</given-names> <surname>Chaiya</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Mathematical modeling for prediction dynamics of the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, quarantine control measures</article-title>,&#x201D; <source>Symmetry</source>, vol. <volume>12</volume>, no. <issue>9</issue>, pp. <fpage>1404</fpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>K.</given-names> <surname>Liang</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Mathematical model of infection kinetics and its analysis for COVID-19, SARS and MERS</article-title>,&#x201D; <source>Infection, Genetics and Evolution</source>, vol. <volume>82</volume>, pp. <fpage>104306</fpage>, <year>2020</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>M.</given-names> <surname>Sohaib</surname></string-name> and <string-name><surname>Attaullah</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Mathematical modeling and numerical simulation of HIV infection model</article-title>,&#x201D; <source>Results in Applied Mathematics</source>, vol. <volume>7</volume>, pp. <fpage>100118</fpage>, <year>2020</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>M. U.</given-names> <surname>Rahman</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Arfan</surname></string-name>, <string-name><given-names>Z.</given-names> <surname>Shah</surname></string-name>, <string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Kumam</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Shutaywi</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Nonlinear fractional mathematical model of tuberculosis (TB) disease with incomplete treatment under atangana-baleanu derivative</article-title>,&#x201D; <source>Alexandria Engineering Journal</source>, vol. <volume>60</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>2845</fpage>&#x2013;<lpage>2856</lpage>, <year>2021</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>M.</given-names> <surname>Arfan</surname></string-name>, <string-name><given-names>K.</given-names> <surname>Shah</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Ullah</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Shutaywi</surname></string-name>, <string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Kumam</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>On fractional order model of tumor dynamics with drug interventions under nonlocal fractional derivative</article-title>,&#x201D; <source>Results in Physics</source>, vol. <volume>21</volume>, pp. <fpage>103783</fpage>, <year>2021</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>K.</given-names> <surname>Shah</surname></string-name>, <string-name><given-names>R. U.</given-names> <surname>Din</surname></string-name>, <string-name><given-names>W.</given-names> <surname>Deebani</surname></string-name>, <string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Kumam</surname></string-name> and <string-name><given-names>Z.</given-names> <surname>Shah</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>On nonlinear classical and fractional order dynamical system addressing COVID-19</article-title>,&#x201D; <source>Results in Physics</source>, vol. <volume>24</volume>, pp. <fpage>104069</fpage>, <year>2021</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>M. A.</given-names> <surname>Almuqrin</surname></string-name>, <string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Goswami</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Sharma</surname></string-name>, <string-name><given-names>I.</given-names> <surname>Khan</surname></string-name>, <string-name><given-names>R. S.</given-names> <surname>Dubey</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Fractional model of ebola virus in population of bats in frame of atangana-baleanu fractional derivative</article-title>,&#x201D; <source>Results in Physics</source>, vol. <volume>26</volume>, pp. <fpage>104295</fpage>, <year>2021</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>[29]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>H. M.</given-names> <surname>Srivastava</surname></string-name>, <string-name><given-names>R. S.</given-names> <surname>Dubey</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Jain</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A study of the fractional-order mathematical model of diabetes and its resulting complications</article-title>,&#x201D; <source>Mathematical Methods in the Applied Sciences</source>, vol. <volume>42</volume>, pp. <fpage>4570</fpage>&#x2013;<lpage>4583</lpage>, <year>2019</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>[30]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>S. S.</given-names> <surname>Alzaid</surname></string-name>, <string-name><given-names>B. S. T.</given-names> <surname>Alkahtani</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Sharma</surname></string-name> and <string-name><given-names>R. S.</given-names> <surname>Dubey</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Numerical solution of fractional model of hiv-1 infection in framework of different fractional derivatives</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Function Spaces</source>, vol. <volume>2021</volume>, pp. <fpage>6642957</fpage>, <year>2021</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>[31]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>Z.</given-names> <surname>Shah</surname></string-name>, <string-name><given-names>R.</given-names> <surname>Jan</surname></string-name>, <string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Kumam</surname></string-name>, <string-name><given-names>W.</given-names> <surname>Deebani</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Shutaywi</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Fractional dynamics of HIV with source term for the supply of new CD4&#x002B; T-cells depending on the viral load via caputo&#x2013;Fabrizio derivative</article-title>,&#x201D; <source>Molecules</source>, vol. <volume>26</volume>, pp. <fpage>1806</fpage>, <year>2021</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-32"><label>[32]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>P.</given-names> <surname>Magal</surname></string-name> and <string-name><given-names>G.</given-names> <surname>Webb</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>The parameter identification problem for SIR epidemic models: Identifying unreported cases</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Mathematical Biology</source>, vol. <volume>77</volume>, pp. <fpage>1629</fpage>&#x2013;<lpage>1648</lpage>, <year>2018</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>[33]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>M.</given-names> <surname>De la Sen</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Ibeas</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Alonso-Quesada</surname></string-name> and <string-name><given-names>R.</given-names> <surname>Nistal</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>On a SIR model in a patchy environment under constant and feedback decentralized controls with asymmetric parameterizations</article-title>,&#x201D; <source>Symmetry</source>, vol. <volume>11</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>430</fpage>, <year>2019</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>[34]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>M.</given-names> <surname>De la Sen</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Ibeas</surname></string-name> and <string-name><given-names>R.</given-names> <surname>Agarwal</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>On confinement and quarantine concerns on an SEIAR epidemic model with simulated parameterizations for the COVID-19 pandemic</article-title>,&#x201D; <source>Symmetry</source>, vol. <volume>12</volume>, no. <issue>10</issue>, pp. <fpage>1646</fpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-35"><label>[35]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>C.</given-names> <surname>Shen</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Li</surname></string-name>, <string-name><given-names>W.</given-names> <surname>Zhang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Yi</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Modeling transmission dynamics of <italic>streptococcus suis</italic> with stage structure and sensitivity analysis</article-title>,&#x201D; <source>Discrete Dynamics in Nature and Society</source>, vol. <volume>2014</volume>, pp. <fpage>432602</fpage>, <year>2014</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-36"><label>[36]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>W.</given-names> <surname>Anna</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Anna</surname></string-name>, <string-name><given-names>B.</given-names> <surname>Annette</surname></string-name>, <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Marie</surname></string-name>, <string-name><given-names>G.</given-names> <surname>Bengt</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Streptococcus suis in Swedish grower pigs: Occurrence, serotypes, and antimicrobial susceptibility</article-title>,&#x201D; <source>Acta Veterinaria Scandinavica</source>, vol. <volume>62</volume>, pp. <fpage>36</fpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-37"><label>[37]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Dee</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Carlson</surname></string-name>, <string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Winkelman</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Corey</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Effect of management practices on the streptococcus suis carrier rate in nursery swine</article-title>,&#x201D; <source>Journal of the American Veterinary Medical Association</source>, vol. <volume>203</volume>, no. <issue>2</issue>, pp. <fpage>295</fpage>&#x2013;<lpage>299</lpage>, <year>1993</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-38"><label>[38]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>G.</given-names> <surname>Zou</surname></string-name>, <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Zhou</surname></string-name>, <string-name><given-names>R.</given-names> <surname>Xiao</surname></string-name>, <string-name><given-names>L.</given-names> <surname>Zhang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Cheng</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>Effects of environmental and management-associated factors on prevalence and diversity of <italic>streptococcus suis</italic> in clinically healthy pig herds in China and the United Kingdom</article-title>,&#x201D; <source>Applied and Environmental Microbiology</source>, vol. <volume>84</volume>, no. <issue>8</issue>, pp. <fpage>e02590</fpage>&#x2013;17, <year>2018</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-39"><label>[39]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>T. M.</given-names> <surname>Chen</surname></string-name>, <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Rui</surname></string-name>, <string-name><given-names>Q. P.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Z. Y.</given-names> <surname>Zhao</surname></string-name>, <string-name><given-names>J. A.</given-names> <surname>Cui</surname></string-name> <etal>et al.,</etal></person-group> &#x201C;<article-title>A mathematical model for simulating the phase-based transmissibility of a novel coronavirus</article-title>,&#x201D; <source>Infectious Diseases of Poverty</source>, vol. <volume>9</volume>, pp. <fpage>24</fpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-40"><label>[40]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>P.</given-names> <surname>van den Driessche</surname></string-name> and <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Watmough</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Reproduction numbers and sub-threshold endemic equilibria for compartmental models of disease transmission</article-title>,&#x201D; <source>Mathematical Biosciences</source>, vol. <volume>180</volume>, no. <issue>1&#x2013;2</issue>, pp. <fpage>29</fpage>&#x2013;<lpage>48</lpage>, <year>2002</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-41"><label>[41]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>O.</given-names> <surname>Diekmann</surname></string-name>, <string-name><given-names>J. A. P.</given-names> <surname>Heesterbeek</surname></string-name> and <string-name><given-names>M. G.</given-names> <surname>Roberts</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>The construction of next-generation matrices for compartmental epidemic models</article-title>,&#x201D; <source>The Royal Society Interface</source>, vol. <volume>7</volume>, no. <issue>47</issue>, pp. <fpage>873</fpage>&#x2013;<lpage>885</lpage>, <year>2009</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-42"><label>[42]</label><mixed-citation publication-type="web"><person-group person-group-type="author"><collab>Statista, Thailand: Birth rate from 2008 to 2018 (per 1,000 inhabitants). Statista</collab></person-group>, <year>2020</year>. [Online]. Available: <uri xlink:href="https://www.statista.com/statistics/977294/crude-birth-rate-inthailand/">https://www.statista.com/statistics/977294/crude-birth-rate-inthailand/</uri>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>