<?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">14171</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmc.2021.014171</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Spatio-Temporal Dynamics and Structure Preserving Algorithm for Computer Virus Model</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Spatio-Temporal Dynamics and Structure Preserving Algorithm for Computer Virus Model</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Spatio-Temporal Dynamics and Structure Preserving Algorithm for Computer Virus Model</alt-title>
</title-group>
<contrib-group content-type="authors">
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Ahmed</surname>
<given-names>Nauman</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref>
</contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Fatima</surname>
<given-names>Umbreen</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>Iqbal</surname>
<given-names>Shahzaib</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Raza</surname>
<given-names>Ali</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref></contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western">
<surname>Rafiq</surname>
<given-names>Muhammad</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-4">4</xref><email>m.rafiq@ucp.edu.pk</email></contrib>  <contrib id="author-6" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Aziz-ur-Rehman</surname>
<given-names>Muhammad</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-7" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Saeed</surname>
<given-names>Shehla</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-8" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Khan</surname>
<given-names>Ilyas</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-5">5</xref></contrib>
<contrib id="author-9" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Nisar</surname>
<given-names>Kottakkaran Sooppy</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-6">6</xref></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Department of Mathematics and Statistics, The University of Lahore</institution>, <addr-line>Lahore</addr-line>, <country>Pakistan</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Department of Mathematics, University of Management and Technology</institution>, <addr-line>Lahore</addr-line>, <country>Pakistan</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>Department of Mathematics, National College of Business Administration and Economics</institution>, <addr-line>Lahore</addr-line>, <country>Pakistan</country></aff>
<aff id="aff-4"><label>4</label><institution>Department of Mathematics, Faculty of Sciences, University of Central Punjab</institution>, <addr-line>Lahore</addr-line>, <country>Pakistan</country></aff>
<aff id="aff-5"><label>5</label><institution>Faculty of Mathematics and Statistics, Ton Duc Thang University</institution>, <addr-line>Ho Chi Minh, 72915</addr-line>, <country>Vietnam</country></aff>
<aff id="aff-6"><label>6</label><institution>Department of Mathematics, College of Arts and Sciences at Wadi Aldawaser, Prince Sattam Bin Abdulaziz University</institution>, <addr-line>Alkharj</addr-line>, <country>Saudi Arabia</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes><corresp id="cor1">&#x002A;Corresponding Author: Muhammad Rafiq. Email: <email>m.rafiq@ucp.edu.pk</email></corresp></author-notes>
<pub-date pub-type="epub" date-type="pub" iso-8601-date="2021-02-03">
<day>03</day>
<month>02</month>
<year>2021</year>
</pub-date>
<volume>68</volume>
<issue>1</issue>
<fpage>201</fpage>
<lpage>212</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>03</day>
<month>09</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>20</day>
<month>012</month>
<year>2020</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2021 Ahmed et al.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Ahmed 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_14171.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>The present work is related to the numerical investigation of the spatio-temporal susceptible-latent-breaking out-recovered (SLBR) epidemic model. It describes the computer virus dynamics with vertical transmission via the internet. In these types of dynamics models, the absolute values of the state variables are the fundamental requirement that must be fulfilled by the numerical design. By taking into account this key property, the positivity preserving algorithm is designed to solve the underlying SLBR system. Since, the state variables associated with the phenomenon, represent the computer nodes, so they must take in absolute. Moreover, the continuous system (SLBR) acquires two steady states i.e., the virus-free state and the virus existence state. The stability of the numerical design, at the equilibrium points, portrays an exceptional aspect about the propagation of the virus. The designed discretization algorithm sustains the stability of both the steady states. The computer simulations also endorse that the proposed discretization algorithm retains all the traits of the continuous SLBR model with spatial content. The stability and consistency of the proposed algorithm are verified, mathematically. All the facts are also ascertained by numerical simulations.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Spatio-temporal</kwd>
<kwd>computer virus model</kwd>
<kwd>discretization</kwd>
<kwd>positive solution</kwd>
<kwd>computer simulations</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>A computer virus is a program that can be spread out among the computers and networks by replicating itself. These viruses are deleterious for computer software as well as hardware. The message of removing all the files on your system is a clear indication of the virus attack. The virus can reproduce itself by operating on some other programs like an epidemic disease [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>]. The motive behind developing the malware is to contaminate the systems, destruction of computer hardware, and stealing of significant data. In this way, the hackers get administrative control of the system [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>]. They design such viruses with the malevolent intention to victimize online users by setting a trap for them. A virus infects the computer when malware runs on the system. They use many techniques to make the program run by the user. When someone opens the file, the virus attaches to it or hides in the form of codes that runs, automatically. When someone receives an infected file by email or from the internet while downloading the other files and the virus code becomes active, when the file is opened. In this way, the virus can make replicas of itself on a computer disk, on other files and can change the setting of the computers. Boot sector virus, direct action virus, resident virus, parasitic virus (file virus), multipartite virus, polymorphic virus, and macro viruses are some of the common computer viruses. The viruses not only corrupt or remove the data but can also harm the economy by interrupting trade activities. It is a common fact about the viruses that they can remove or corrupt everything on the hard drive. This is a serious issue, but a strong backup can resolve this problem. Some side-effects are more serious, for instance during working hours the virus prevents systems from functioning and gives a shutdown command to the device, resulting in economic loss. Some viruses interrupt the business activities, for instance, Melissa or Explore Zip, can block or destroy the server by generating a lot of unnecessary emails. Sometimes companies detect and respond to the risk by shutting down their mail servers to avoid the situation. When a system becomes infected, it shows unusual behavior such as low performance, automatic multiplication of the files, and the self-running of the program files, etc. Moreover, the files and folders become corrupted and the hard disk produces sounds. Now, people can get information more quickly than ever before, by the internet. The pitfall that has also arisen, is the harmful computer codes, which access the systems by different modes. The risk of virus spread has increased by the use of the internet and it is a major threat to internet users [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. In the recent past, most of the viruses were propagated by floppy or compact disks. So, the role of the user in spreading the virus was obvious. Moreover, the side effects of the virus were so clear that everyone could adopt safety and precautionary measures. Now, the extensive use of the internet has changed the scenario by rapid sharing of the software. So, the propagation of any virus via the internet is very easy. Anyone can download a program easily from a website. So, the parasitic (file) viruses can rapidly grow by the widespread usage of the net. The micro viruses can seriously affect the documents. The internet users download the documents, spreadsheets, or files in routine and exchange them by email. A computer is infected either by downloading the file or by email. A computer virus works in two ways, the first one is instant replication when it runs on a susceptible computer and the second one remains inactive. In other words, the infected program needs to be run for its activation. Consequently, it is highly important to stay protected from viruses by installing a robust antivirus program. Only the end-users of the internet are safe. Some hackers make websites for targeting web servers. It is a common strategy to send a large number of requests on the webserver which slow down or crash it. When this happens, the candid user can no longer be able to get access to the website which is hosted by the server. It is worth mentioning that malicious computer viruses have become a great peril to the community. Since they acquire data and damage the parts of the computer like the hard drive and motherboard. To understand the dynamics of the computer virus, the mathematical epidemic models play an imperative role [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>]. Numerous researchers suggested different mathematical   models for explaining the virus communication through different mediums [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>]. Here, the spatially-structured computer virus model is studied analytically and numerically [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>].</p>
<p><disp-formula id="eqn-1">
<label>(1)</label>
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-1.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-1"><![CDATA[$$\begin{equation}\frac{\partial S}{\partial t}=\mu -\mu S-\beta S \left(L+B\right)+\alpha (1-S-L-B)+d_{s}\frac{\partial ^{2}S}{\partial x^{2}}
 \label{eqn-1} \end{equation}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:math>
<!--</alternatives>--></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-2">
<label>(2)</label>
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-2.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-2"><![CDATA[$$\begin{equation}\frac{\partial L}{\partial t}=\beta S \left(L+B\right)-\mu L-\epsilon L+d_{L}\frac{\partial ^{2}L}{\partial x^{2}}
 \label{eqn-2} \end{equation}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:math>
<!--</alternatives>--></disp-formula></p>
<disp-formula id="eqn-3">
<label>(3)</label>
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-3.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-3"><![CDATA[$$\begin{equation}\frac{\partial B}{\partial t}=\epsilon L-\mu B-\gamma B+d_{B}\frac{\partial ^{2}B}{\partial x^{2}}
 \label{eqn-3}\end{equation}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:math>
<!--</alternatives>--></disp-formula>
<p>The initial conditions are of the form</p>
<p><disp-formula id="eqn-4a">
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-4a.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-4"><![CDATA[$$\begin{equation}
S \left(x,0\right)=\Phi _{1} \left(x\right) \geq 0,\quad L \left(x,0\right)=\Phi _{2}(x) \geq 0, \quad B \left(x,0\right)=\Phi _{3}(x) \geq 0, \quad 0 \leq x \leq L
\nonumber
\end{equation}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-4a" display="block"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x03A6;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x03A6;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x03A6;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula></p>
<p>and the boundary conditions are</p>
<p><disp-formula id="eqn-5a">
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-5a.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-5"><![CDATA[$$\begin{align}
&\frac{\partial S(0,t)}{\partial x}=\frac{\partial L(0,t)}{\partial x}=\frac{\partial B(0,t)}{\partial x}=0;\quad t> 0,
\nonumber \\
&\frac{\partial S(L,t)}{\partial x}=\frac{\partial L(L,t)}{\partial x}=\frac{\partial B(L,t)}{\partial x}=0;\quad t> 0,
\nonumber
\end{align}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-5a" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula></p>
<p>Also, <inline-formula id="ieqn-1"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-1.png"/><tex-math id="tex-ieqn-1"><![CDATA[$S+L+B \leq $]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>1.</p>
<p>Here, the quantity <italic>S</italic> describes the susceptible computers at time <italic>t</italic> and space <italic>x</italic>, that can be infected from virus, <italic>L</italic> and <italic>B</italic> represent the latent and the breaking out computers at time <italic>t</italic> and space <italic>x</italic>. The parameter <inline-formula id="ieqn-2"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-2.png"/><tex-math id="tex-ieqn-2"><![CDATA[$\mu$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> is the rate at which the computers are connected and withdrawn from the internet. The parameters <inline-formula id="ieqn-3"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-3.png"/><tex-math id="tex-ieqn-3"><![CDATA[$\beta$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-4"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-4.png"/><tex-math id="tex-ieqn-4"><![CDATA[$\gamma$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-5"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-5.png"/><tex-math id="tex-ieqn-5"><![CDATA[$\epsilon$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> are transmission rate, recovery rate and latent to breaking out rate respectively. The nonnegative constant value of <inline-formula id="ieqn-6"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-6.png"/><tex-math id="tex-ieqn-6"><![CDATA[$\alpha$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> is the rate at which recovered computers become susceptible again. This study is about the numerical investigation of the computer virus epidemic model with diffusion in one space dimension. The motive behind this study is to design a reliable numerical algorithm that preserves all the core structure of the continuous computer virus epidemic model. In the literature, various researchers have designed many structure-preserving numerical techniques and applied them to solve the various dynamical systems belonging to different areas of science and engineering [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>]. The appearance of chaotic behavior in graphical solutions by using a numerical technique whereas this chaos is not the part of the physical system under study is called the contrived chaos. The algorithm proposed in this manuscript not only eliminates this type of contrived chaos but also retains the positive behavior of the solution to the model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">(3)</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Steady States of the System</title>
<p>This section is meant for the steady states of the model. The steady states of a dynamical system have a decisive role in describing the stability of the system as well as of the algorithm. There are two states of the computer virus epidemic model, virus-free state (VFS) and virus persistence state (VPS). VFS is <inline-formula id="ieqn-7"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-7.png"/><tex-math id="tex-ieqn-7"><![CDATA[$\mathrm{E }_{1}= \left(\mathrm{S}_{0}, \mathrm{L}_{0}, \mathrm{B}_{0}\right)= \left(1, 0, 0\right)$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>S</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>L</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>. </p>
<p>VPS is
<disp-formula id="eqn-6a">
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-6a.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-6"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}\begin{array}{ll}\mathrm{E}_{1}= \left(\mathrm{S}^{\mathrm{*}},\mathrm{L}^{\mathrm{*}},\mathrm{B}^{\mathrm{*}}\right)
&= \left(\displaystyle\frac{ \left(\upgamma +\upmu \right) \left(\upmu +\upvarepsilon \right)}{\upbeta \left(\upmu +\upgamma +\upvarepsilon \right)},\frac{ \left(\upgamma +\upmu \right) \left(\upmu +\upalpha \right)\upbeta \left(\upmu +\upgamma +\upvarepsilon \right)- \left(\upgamma +\upmu \right) \left(\upgamma +\upmu \right) \left(\upmu +\upvarepsilon \right) \left(\upmu +\upalpha \right)}{\upbeta \left(\upmu +\upgamma +\upvarepsilon \right) \left(\upalpha +\upmu +\upvarepsilon \right) \left(\upgamma +\upmu \right)+\upalpha \upvarepsilon },\right. \\[15pt]
& \left.\quad{}\displaystyle\frac{\upvarepsilon }{(1-\upgamma -\upmu )} \left[\frac{ \left(\upgamma +\upmu \right) \left(\upmu +\upalpha \right)\upbeta \left(\upmu +\upgamma +\upvarepsilon \right)- \left(\upgamma +\upmu \right) \left(\upgamma +\upmu \right) \left(\upmu +\upvarepsilon \right) \left(\upmu +\upalpha \right)}{\upbeta \left(\upmu +\upgamma +\upvarepsilon \right) \left(\upalpha +\upmu +\upvarepsilon \right) \left(\upgamma +\upmu \right)+\upalpha \upvarepsilon }\right]\right).\end{array}
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-6a" display="block"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>S</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mo>*</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>L</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mo>*</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mo>*</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mo></mml:mo><mml:mrow><mml:mspace width="1em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula>
</p>
<p><inline-formula id="ieqn-8"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-8.png"/><tex-math id="tex-ieqn-8"><![CDATA[$\mathfrak{R}^{\mathrm{*}}=\displaystyle\frac{\upbeta \left(\upmu +\upgamma +\upvarepsilon \right)}{ \left(\upmu +\upvarepsilon \right) \left(\upmu +\upgamma \right)}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x211C;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mo>*</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>, where <italic>d<sub>S</sub></italic> = <italic>d<sub>L</sub></italic> = <italic>d<sub>B</sub></italic> = 0. <inline-formula id="ieqn-9"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-9.png"/><tex-math id="tex-ieqn-9"><![CDATA[$\mathfrak{R}^{\mathrm{*}}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x211C;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mo>*</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> is the basic reproductive value of underlying system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">(3)</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Numerical Methods</title>
<p>In this portion, the proposed numerical design will be presented. To construct the algorithm, we divide <inline-formula id="ieqn-10"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-10.png"/><tex-math id="tex-ieqn-10"><![CDATA[$ \left[0, \mathcal{L}\right]\times \left[0, \mathcal{T}\right]$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> into <inline-formula id="ieqn-11"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-11.png"/><tex-math id="tex-ieqn-11"><![CDATA[$\mathcal{M}\times \mathcal{N}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>, with step sizes <inline-formula id="ieqn-12"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-12.png"/><tex-math id="tex-ieqn-12"><![CDATA[$\Updelta x=\displaystyle\frac{\mathcal{L}}{\mathcal{M}}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-13"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-13.png"/><tex-math id="tex-ieqn-13"><![CDATA[$\Updelta t=\displaystyle\frac{\mathcal{T}}{\mathcal{N}}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>. The nodal points for both the domains i.e., space and time, are considered as,
<disp-formula id="eqn-7a">
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-7a.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-7"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
x_{n}=n\Updelta x,\quad n\in \{0,1,\ldots ,\mathcal{M}\},\quad t_{j}=j\Updelta t,\quad j\in \{0,1,\ldots ,\mathcal{N}\}.
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-7a" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula>
</p>
<p><inline-formula id="ieqn-14"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-14.png"/><tex-math id="tex-ieqn-14"><![CDATA[$S_{n}^{ j}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-15"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-15.png"/><tex-math id="tex-ieqn-15"><![CDATA[$L_{n}^{j}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-16"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-16.png"/><tex-math id="tex-ieqn-16"><![CDATA[$B_{n}^{ j}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> denote the FD approximations of <inline-formula id="ieqn-17"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-17.png"/><tex-math id="tex-ieqn-17"><![CDATA[$S \left(n\Updelta \mathrm{x}, j\Updelta \mathrm{t}\right), L \left(n\Updelta \mathrm{x}, j\Updelta \mathrm{t}\right)$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> and  <inline-formula id="ieqn-18"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-18.png"/><tex-math id="tex-ieqn-18"><![CDATA[$B(n\Updelta \mathrm{x}, j\Updelta \mathrm{t})$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> respectively.</p>
<p>Now, the proposed FD scheme for <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">(3)</xref> is developed on the basis of the rules presented by Micken [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>] as follows;</p>
<p><disp-formula id="eqn-4">
<label>(4)</label>
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-4.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-4"><![CDATA[$$\begin{equation}
S_{n}^{j+1}=S_{n}^{\,j}+R_{1} \left(S_{n-1}^{j}+S_{n+1}^{j}\right)-2R_{1}S_{n}^{j+1}+\Updelta t\mu -\Updelta t\beta \left(L_{n}^{j}+B_{n}^{\,j}\right)S_{n}^{j+1}-\Updelta t\mu S_{n}^{j+1}+\alpha \Updelta \mathrm{t}(1-S_{n}^{\,j}-L_{n}^{j}-B_{n}^{\,j})\label{eqn-4}
\end{equation}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula></p>
<p>After some computations, we have</p>
<p><disp-formula id="eqn-5">
<label>(5)</label>
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-5.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-5"><![CDATA[$$\begin{equation}
S_{n}^{j+1}=\frac{S_{n}^{\,j}+R_{1} \left(S_{n-1}^{j}+S_{n+1}^{j}\right)+\mu \Updelta \mathrm{t}+\alpha \Updelta \mathrm{t}(1-S_{n}^{\,j}-L_{n}^{j}-B_{n}^{\,j})}{1+2R_{1}+\Updelta t\mu +\Updelta t\beta \left(L_{n}^{j}+B_{n}^{\,j}\right)}
 \label{eqn-5}
\end{equation}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula></p>
<p>In a similar way, we have</p>
<p><disp-formula id="eqn-6">
<label>(6)</label>
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-6.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-6"><![CDATA[$$\begin{equation}
L_{n}^{j+1}=\frac{L_{n}^{j}+R_{2} \left(L_{n-1}^{j}+L_{n+1}^{j}\right)+\Updelta t\beta \left(L_{n}^{j}+B_{n}^{\,j}\right)S_{n}^{\,j}}{1+2R_{2}+\Updelta t(\mu +\epsilon )~ }
 \label{eqn-6}
\end{equation}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width=".3em" /></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula></p>
<p>and</p>
<p><disp-formula id="eqn-7">
<label>(7)</label>
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-7.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-7"><![CDATA[$$\begin{equation}
B_{n}^{j+1}=\frac{B_{n}^{\,j}+R_{3} \left(B_{n-1}^{j}+B_{n+1}^{j}\right)+\Updelta t\epsilon L_{n}^{j}}{1+2R_{3}+\Updelta t(\mu +\gamma )~ }
 \label{eqn-7}
\end{equation}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width=".3em" /></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula></p>
<p>Here, <inline-formula id="ieqn-19"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-19.png"/><tex-math id="tex-ieqn-19"><![CDATA[$R_{1}=d_{S}\displaystyle\frac{\Updelta t}{\Updelta x^{2}}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-20"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-20.png"/><tex-math id="tex-ieqn-20"><![CDATA[$R_{2}=d_{E}\displaystyle\frac{\Updelta t}{\Updelta x^{2}}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-21"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-21.png"/><tex-math id="tex-ieqn-21"><![CDATA[$R_{3}=d_{I}\displaystyle\frac{\Updelta t}{\Updelta x^{2}}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Stability of the Proposed Scheme</title>
<p>This section is devoted to validate the stability of the proposed algorithm <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> by using Von Neumann stability criteria.</p>
<p><italic>Theorem:</italic> The proposed algorithm <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> is Von Neumann stable.</p>
<p><italic>Proof</italic>. Substituting <inline-formula id="ieqn-22"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-22.png"/><tex-math id="tex-ieqn-22"><![CDATA[$S_{n}^{ j}=\eta \left(t\right)e^{i\zeta x}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> in the proposed algorithm <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref> and then linearizing, we have
<disp-formula id="eqn-12">
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-12.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-12"><![CDATA[$$\begin{align*}
\eta \left(t+\delta t\right)e^{i\upzeta x}&=\eta \left(t\right)e^{i\zeta x}+R_{1} \left(e^{i\zeta \left(x-\delta x\right)}+e^{i\zeta \left(x+\delta x\right)}\right)\eta \left(t\right)-2R_{1}\eta \left(t+\delta t\right)e^{i\zeta x} \\
&\quad{}-\mu \Updelta t\eta \left(t+\delta t\right)e^{i\zeta x}-\beta \Updelta t\eta \left(t+\delta t\right)
\end{align*}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula>
</p>
<p>After some computations, we have,
<disp-formula id="eqn-13">
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-13.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-13"><![CDATA[$$\begin{align*}
 \left| \frac{\eta \left(t+\Updelta t\right)}{\eta \left(t\right)}\right| = \left| \frac{1+2R_{1}-4R_{1}sin^{2}(\zeta \delta x/2)}{1+2R_{1}+\Updelta t\mu +\beta \Updelta t}\right| \leq \left| \frac{1-2R_{1}}{1+2R_{1}+\Updelta t\mu +\beta \Updelta t}\right| < 1
\end{align*}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula>
</p>
<p>From the above expression, it is clear that the approximation algorithm <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref> is Von Neumann stable. In a similar fashion, it can be observed that the approximate algorithms <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> are also Von Neumann stable.</p>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Consistency of the Proposed Scheme</title>
<p>In this section, we verify that the proposed algorithms <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> are consistent. For this, we apply the Taylor series expansion on <inline-formula id="ieqn-23"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-23.png"/><tex-math id="tex-ieqn-23"><![CDATA[$S_{n}^{j+1}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-24"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-24.png"/><tex-math id="tex-ieqn-24"><![CDATA[$S_{n+1}^{j}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-25"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-25.png"/><tex-math id="tex-ieqn-25"><![CDATA[$S_{n-1}^{j}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-14">
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-14.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-14"><![CDATA[$$\begin{align}
&S_{n}^{j+1}=S_{n}^{\,j}+\Updelta t\frac{\partial S}{\partial t}+\frac{\Updelta t^{2}}{2!}\frac{\partial ^{2}S}{\partial t^{2}}+\frac{\Updelta t^{3}}{3!}\frac{\partial ^{3}S}{\partial t^{3}}+\cdots
\nonumber \\
&S_{n+1}^{j}=S_{n}^{\,j}+\Updelta x\frac{\partial S}{\partial x}+\frac{\Updelta x^{2}}{2!}\frac{\partial ^{2}S}{\partial x^{2}}+\frac{\Updelta x^{3}}{3!}\frac{\partial ^{3}S}{\partial x^{3}}+\cdots
\nonumber \\
&S_{n-1}^{j}=S_{n}^{\,j}-\Updelta \mathrm{x}\frac{\partial S}{\partial x}+\frac{\Updelta x^{2}}{2!}\frac{\partial ^{2}S}{\partial x^{2}}-\frac{\Updelta x^{3}}{3!}\frac{\partial ^{3}S}{\partial x^{3}}+\cdots
\nonumber
\end{align}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula></p>
<p>First, we consider the finite difference approximation algorithm <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref> for the consistency of the proposed numerical scheme,
<disp-formula id="eqn-15">
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-15.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-15"><![CDATA[$$\begin{align*}
S_{n}^{j+1}&=S_{n}^{\,j}+R_{1} \left(S_{n-1}^{j}+S_{n+1}^{j}\right)-2R_{1}S_{n}^{j+1}+\Updelta t\mu -\Updelta t\beta \left(L_{n}^{j}+B_{n}^{\,j}\right)S_{n}^{j+1} \\
&\quad{}-\Updelta t\mu S_{n}^{j+1}+\alpha \Updelta \mathrm{t}(1-S_{n}^{\,j}-L_{n}^{j}-B_{n}^{\,j})
\end{align*}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula>
 </p>
<p>Inserting the values of <inline-formula id="ieqn-26"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-26.png"/><tex-math id="tex-ieqn-26"><![CDATA[$S_{n}^{j+1}, S_{n+1}^{j}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-27"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-27.png"/><tex-math id="tex-ieqn-27"><![CDATA[$S_{n-1}^{j}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> in the above equation and simplifying the expression we have,
<disp-formula id="eqn-16">
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-16.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-16"><![CDATA[$$\begin{align*}
& \left(\frac{\partial S}{\partial t}+\frac{\Updelta t}{2!}\frac{\partial ^{2}S}{\partial t^{2}}+\frac{\Updelta t^{2}}{3!}\frac{\partial ^{3}S}{\partial t^{3}}+\ldots \right) \left(1+\frac{d_{S}\Updelta \mathrm{t}}{\Updelta x^{2}}+\Updelta \mathrm{t}\mu +\Updelta t\beta \left(L_{n}^{j}+B_{n}^{\,j}\right)\right) \\
&\quad{}=2d_{S} \left(\frac{1}{2!}\frac{\partial ^{2}S}{\partial x^{2}}+\frac{\Updelta x^{2}}{4!}\frac{\partial ^{4}S}{\partial x^{4}}+\cdots \right)+\mu -\beta \left(L_{n}^{j}+B_{n}^{\,j}\right)S_{n}^{\,j}-\mu S_{n}^{\,j}+\alpha (1-S_{n}^{\,j}-L_{n}^{j}-B_{n}^{\,j})
\end{align*}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula>
</p>
<p>After inserting <inline-formula id="ieqn-28"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-28.png"/><tex-math id="tex-ieqn-28"><![CDATA[$\Updelta t=\Updelta x^{3}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-29"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-29.png"/><tex-math id="tex-ieqn-29"><![CDATA[$\Updelta x\rightarrow 0$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mi>&#x0394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>, the above equation coincides with <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref>. The similar procedure can be adopted to show that the finite difference approximation algorithms <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> are consistent.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<label>6</label>
<title>Positivity of the Scheme</title>
<p>In this section, we present a result which shows that the proposed algorithm unconditionally retains the positivity of the computer virus model.</p>
<p><italic>Theorem:</italic> The proposed algorithms <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref> provide the positive solutions which are exhibited by the continuous system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">(3)</xref> under the non-negative initial functions <inline-formula id="ieqn-30"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-30.png"/><tex-math id="tex-ieqn-30"><![CDATA[$\phi _{i}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>, <italic>i</italic> = 1, 2, 3.</p>
<p><italic>Proof:</italic> It is clear that the values <inline-formula id="ieqn-31"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-31.png"/><tex-math id="tex-ieqn-31"><![CDATA[$\phi _{i} \geq 0$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-32"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-32.png"/><tex-math id="tex-ieqn-32"><![CDATA[$\forall i\in \{1, 2, 3\}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mo>&#x2200;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> with <inline-formula id="ieqn-33"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-33.png"/><tex-math id="tex-ieqn-33"><![CDATA[$S+L+B \leq 1$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>. Also, no negative term is associated on the right hand side of algorithms <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref>. This proves the theorem.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<label>7</label>
<title>Numerical Experiment</title>
<p>The following values of parameters [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>] are used in numerical experiments.</p>
<sec id="s7_1">
<label>7.1</label>
<title>Experiment 1</title>
<p>In the first experiment, the following initial conditions are supposed.</p>
<p><disp-formula id="eqn-17">
<!--<alternatives><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-17.png"/>-->
<!--<tex-math id="tex-eqn-17"><![CDATA[$$\begin{align}
&S \left(x,0\right)= \left\{\begin{array}{l@{\quad}l}0.2x,& 0 \leq x< 0.5 \\[3pt]
0.2 \left(1-x\right),& 0.5 \leq x \leq 1 \end{array}\right.\nonumber \\
&L \left(x,0\right)= \left\{\begin{array}{l@{\quad}l}0.4x,&0 \leq x< 0.5 \\[3pt]
0.4 \left(1-x\right),&0.5 \leq x \leq 1\end{array}\right.\nonumber \\
&B \left(x,0\right)= \left\{\begin{array}{l@{\quad}l}0.3x,&0 \leq x< 0.5 \\[3pt]
0.3 \left(1-x\right),&0.5 \leq x \leq 1 \end{array}\right.\nonumber
\end{align}$$]]></tex-math>-->
<mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math><!--</alternatives>--></disp-formula></p>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref> it can be noticed that the maximum number of susceptible computers, latent computers, and infected computers are concentrated at the center of the domain value <inline-formula id="ieqn-34"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-34.png"/><tex-math id="tex-ieqn-34"><![CDATA[$ \left[0, 1\right]$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> and decreases linearly to zero at the corners <italic>x</italic> = 0 and <italic>x</italic> = 1. </p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>The initial dispersion of (a) susceptible computers, (b) latent computers and (c) breaking out computers</title>
</caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-1.png"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s7_2">
<label>7.2</label>
<title>Disease Free Equilibrium</title>
<p>In this part, the graphical solutions of the proposed algorithm are examined against the parametric values taken in such a way that the value <inline-formula id="ieqn-35"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-35.png"/><tex-math id="tex-ieqn-35"><![CDATA[$\mathfrak{N}_{cv}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1D511;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> is less than one i.e., virus free state.</p>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref> we consider the values of the parameters describing VFS as mentioned in <xref ref-type="table" rid="table-1">Tab. 1</xref>. The graphical representations reveal that the proposed algorithm demonstrates the positive behavior of the state variables <italic>S</italic>, <italic>L</italic> and <italic>B</italic>. Also, the algorithm under discussion attains the stability of VFS as these graphs converge to (1, 0, 0). </p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>The graphical representation of (a) susceptible class of computers, (b) latent class of computers, (c) breaking out class of computers</title>
</caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-2.png"/>
</fig>
 
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Parameters values</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Parameters</th>
<th>(Virus free state)</th>
<th>(Virus persisting state)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-36"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-36.png"/><tex-math id="tex-ieqn-36"><![CDATA[$ {\beta }$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula></td>
<td>0.015</td>
<td>0.025</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-37"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-37.png"/><tex-math id="tex-ieqn-37"><![CDATA[$ {\epsilon }$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mi>&#x03F5;</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula></td>
<td>0.002</td>
<td>0.03</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-38"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-38.png"/><tex-math id="tex-ieqn-38"><![CDATA[$ {\gamma }$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula></td>
<td>0.2</td>
<td>0.025</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-39"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-39.png"/><tex-math id="tex-ieqn-39"><![CDATA[$ {\alpha }$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula></td>
<td>0.1</td>
<td>0.02</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-40"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-40.png"/><tex-math id="tex-ieqn-40"><![CDATA[$ {\mu }$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula></td>
<td>0.05</td>
<td>0.01</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s7_3">
<label>7.3</label>
<title>Endemic Equilibrium</title>
<p>This section is devoted to perform the graphical solutions of the proposed algorithm against the values that make <inline-formula id="ieqn-41"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-41.png"/><tex-math id="tex-ieqn-41"><![CDATA[$\mathfrak{N}_{cv}$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1D511;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula> is greater than one i.e., virus persistence state.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref> elaborates the solution behavior of <inline-formula id="ieqn-42"><!--<alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-42.png"/><tex-math id="tex-ieqn-42"><![CDATA[$S \left(x, t\right)$]]></tex-math>--><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math><!--</alternatives>--></inline-formula>, <italic>L</italic>(<italic>x</italic>, <italic>t</italic>) and <italic>B</italic>(<italic>x</italic>, <italic>t</italic>) using designed algorithm for the state when virus exists in the computer population. Again, the computer simulations illustrate that the designed algorithm holds all the important properties of the SLBR model  under discussion.</p>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>  
<caption>
<title>The graphical representation of (a) susceptible class of computers, (b) latent class of computers, (c) breaking out class of computers</title>
</caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-3.png"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s8">
<label>8</label>
<title>Conclusion</title>
<p>The spatio-temporal computer virus epidemic model is proposed and studied, numerically. The algorithm proposed for the SLBR model is developed with the aid of the rules developed by Mickens. The consistency and the stability of the designed algorithm are confirmed with the Taylor series expansion and the Von Neumann criteria. The unknown variables of the SLBR model exhibit the computer population, so it is the basic property of the solutions to be positive. A theorem is presented which verifies that the underlying algorithm preserves positivity. The computer simulations demonstrate that the proposed numerical algorithm describes the consistent behavior with the continuous SLBR system. In the future, the current algorithm may be applied to solve the multidimensional reaction-diffusion systems. Furthermore, this numerical scheme may be applied to epidemic reaction-diffusion systems with time delay and predator-prey models with spatial content.</p>
</sec>
</body>
<back>
<fn-group><fn fn-type="other"><p><bold>Funding Statement:</bold> The author(s) received no specific funding for this study.</p></fn>
<fn fn-type="conflict"><p><bold>Conflicts of Interest:</bold> The authors declare that they have no conflicts of interest to report regarding the present study.</p></fn></fn-group>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>[1]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>U.</given-names> <surname>Fatima</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Ali</surname></string-name>, <string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Ahmed</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Rafiq</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Numerical modeling of susceptible latent breaking-out quarantine computer virus epidemic dynamics</article-title>,&#x201D; <source>Heliyon</source>, vol. <volume>4</volume>, no. <issue>5</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>20</lpage>, <year>2018</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>Z.</given-names> <surname>Sun</surname></string-name>, <string-name><given-names>L.</given-names> <surname>Chen</surname></string-name> and <string-name><given-names>Q.</given-names> <surname>Chen</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A VEIS computer virus propagation model based on partly immunization</article-title>,&#x201D; <source>Association of Computing Machinery</source>, vol. <volume>34</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>, <year>2016</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>L.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name>, <string-name><given-names>X.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name>, <string-name><given-names>L.</given-names> <surname>Wen</surname></string-name> and <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Liu</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A novel computer virus propagation model and its dynamics</article-title>,&#x201D; <source>International Journal of Computer Mathematics</source>, vol. <volume>89</volume>, no. <issue>17</issue>, pp. <fpage>2307</fpage>&#x2013;<lpage>2314</lpage>, <year>2012</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>J. R. C.</given-names> <surname>Piqueira</surname></string-name> and <string-name><given-names>V. O.</given-names> <surname>Araujo</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A modified epidemiological model for computer viruses</article-title>,&#x201D; <source>Applied Mathematics and Computation</source>, vol. <volume>213</volume>, no. <issue>2</issue>, pp. <fpage>355</fpage>&#x2013;<lpage>360</lpage>, <year>2009</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>B. K.</given-names> <surname>Mishra</surname></string-name> and <string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Jha</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>SEIQRS model for the transmission of malicious objects in computer network</article-title>,&#x201D; <source>Applied Mathematical Modelling</source>, vol. <volume>34</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>710</fpage>&#x2013;<lpage>715</lpage>, <year>2010</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>J.</given-names> <surname>Ren</surname></string-name>, <string-name><given-names>X.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name>, <string-name><given-names>L. X.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Xu</surname></string-name> and <string-name><given-names>F.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A delayed computer virus propagation model and its dynamics</article-title>,&#x201D; <source>Chaos Solitons &#x0026; Fractals</source>, vol. <volume>45</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>74</fpage>&#x2013;<lpage>79</lpage>, <year>2012</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>Q.</given-names> <surname>Zhu</surname></string-name>, <string-name><given-names>X.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name> and <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Ren</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Modeling and analysis of the spread of computer virus</article-title>,&#x201D; <source>Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation</source>, vol. <volume>17</volume>, no. <issue>12</issue>, pp. <fpage>5117</fpage>&#x2013;<lpage>5124</lpage>, <year>2012</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>M. S.</given-names> <surname>Arif</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Raza</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Rafiq</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Bibi</surname></string-name>, <string-name><given-names>J. N.</given-names> <surname>Abbasi</surname></string-name> <etal>et al.</etal></person-group><italic>,</italic> &#x201C;<article-title>Numerical simulations for stochastic computer virus propagation model</article-title>,&#x201D; <source>Computers Materials and Continua</source>, vol. <volume>62</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>61</fpage>&#x2013;<lpage>77</lpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>Z.</given-names> <surname>Zhang</surname></string-name> and <string-name><given-names>H.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Hopf bifurcation of an SIQR computer virus model with time delay</article-title>,&#x201D; <source>Discrete Dynamics in Nature and Society</source>, vol. <volume>12</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>, <year>2015</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>X.</given-names> <surname>Han</surname></string-name> and <string-name><given-names>Q.</given-names> <surname>Tan</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Dynamical behavior of computer virus on internet</article-title>,&#x201D; <source>Applied Mathematics and Computation</source>, vol. <volume>217</volume>, no. <issue>6</issue>, pp. <fpage>2520</fpage>&#x2013;<lpage>2526</lpage>, <year>2010</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>L.</given-names> <surname>Billings</surname></string-name>, <string-name><given-names>W. M.</given-names> <surname>Spears</surname></string-name> and <string-name><given-names>I. B.</given-names> <surname>Schwartz</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A unified prediction of computer virus spread in connected networks</article-title>,&#x201D; <source>Physics Letters A</source>, vol. <volume>297</volume>, no. <issue>4</issue>, pp. <fpage>261</fpage>&#x2013;<lpage>266</lpage>, <year>2002</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. C.</given-names> <surname>Wierman</surname></string-name> and <string-name><given-names>D. J.</given-names> <surname>Marchette</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Modeling computer virus prevalence with a susceptible-infected-susceptible model with reintroduction</article-title>,&#x201D; <source>Computational Statistics &#x0026; Data Analysis</source>, vol. <volume>45</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>23</lpage>, <year>2004</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>H.</given-names> <surname>Yuan</surname></string-name> and <string-name><given-names>G.</given-names> <surname>Chen</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Network virus epidemic model with the point-to-group information propagation</article-title>,&#x201D; <source>Applied Mathematics and Computation</source>, vol. <volume>206</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>357</fpage>&#x2013;<lpage>367</lpage>, <year>2008</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>C.</given-names> <surname>Zhang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Zhao</surname></string-name> and <string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Wu</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>An impulse dynamic model for computer worms</article-title>,&#x201D; <source>Abstract and Applied Analysis</source>, vol. <volume>12</volume>, no. <issue>2</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>, <year>2015</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Yang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Z.</given-names> <surname>Zhang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Q.</given-names> <surname>Li</surname></string-name> and <string-name><given-names>G.</given-names> <surname>Zhang</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>An SLBRS model with vertical transmission of computer virus over the internet</article-title>,&#x201D; <source>Discrete Dynamics in Nature and Society</source>, vol. <volume>10</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>17</lpage>, <year>2012</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>M. S.</given-names> <surname>Arif</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Raza</surname></string-name>, <string-name><given-names>W.</given-names> <surname>Shatanawi</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Rafiq</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Bibi</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A stochastic numerical analysis for computer virus model with vertical transmission over the internet</article-title>,&#x201D; <source>Computers Materials &#x0026; Continua</source>, vol. <volume>61</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>1025</fpage>&#x2013;<lpage>1043</lpage>, <year>2019</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Azam</surname></string-name>, <string-name><given-names>J. E. M.</given-names> <surname>Diaz</surname></string-name>, <string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Ahmad</surname></string-name>, <string-name><given-names>I.</given-names> <surname>Khan</surname></string-name>, <string-name><given-names>M. S.</given-names> <surname>Iqbal</surname></string-name> <etal>et al.</etal></person-group><italic>,</italic> &#x201C;<article-title>Numerical modeling and theoretical analysis of a nonlinear advection-reaction epidemic system</article-title>,&#x201D; <source>Computer Methods and Programs in Biomedicine</source>, vol. <volume>193</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>19</lpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>[18]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>J. E. M.</given-names> <surname>Diaz</surname></string-name>, <string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Ahmad</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Rafiq</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Analysis and nonstandard numerical design of a discrete three-dimensional hepatitis B epidemic model</article-title>,&#x201D; <source>Mathematics of Computation</source>, vol. <volume>7</volume>, no. <issue>12</issue>, pp. <fpage>1157</fpage>&#x2013;<lpage>1167</lpage>, <year>2019</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>N.</given-names> <surname>Ahmad</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Rafiq</surname></string-name>, <string-name><given-names>D.</given-names> <surname>Baleanu</surname></string-name> and <string-name><given-names>M. A.</given-names> <surname>Rehman</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Spatio-temporal numerical modeling of auto-catalytic brusselator model</article-title>,&#x201D; <source>Romanian Journal of Physics</source>, vol. <volume>64</volume>, no. <issue>110</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>19</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>Z.</given-names> <surname>Iqbal</surname></string-name>, <string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Ahmad</surname></string-name>, <string-name><given-names>D.</given-names> <surname>Baleanu</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Rafiq</surname></string-name>, <string-name><given-names>M. S.</given-names> <surname>Iqbal</surname></string-name> <etal>et al.</etal></person-group><italic>,</italic> &#x201C;<article-title>Structure preserving computational technique for fractional order schnakenberg model</article-title>,&#x201D; <source>Computational and Applied Mathematics</source>, vol. <volume>39</volume>, no. <issue>61</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>19</lpage>, <year>2020</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>N.</given-names> <surname>Shahid</surname></string-name>, <string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Ahmad</surname></string-name>, <string-name><given-names>D.</given-names> <surname>Baleanu</surname></string-name>, <string-name><given-names>A. S.</given-names> <surname>Alshomrani</surname></string-name>, <string-name><given-names>M. S.</given-names> <surname>Iqbal</surname></string-name> <etal>et al.</etal></person-group><italic>,</italic> &#x201C;<article-title>Novel numerical analysis for nonlinear advection reaction diffusion systems</article-title>,&#x201D; <source>Open Physics</source>, vol. <volume>18</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>112</fpage>&#x2013;<lpage>125</lpage>, <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>R. E.</given-names> <surname>Mickens</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A fundamental principle for constructing non-standard finite difference schemes for differential equations</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Difference Equations and Applications</source>, vol. <volume>11</volume>, no. <issue>2</issue>, pp. <fpage>645</fpage>&#x2013;<lpage>653</lpage>, <year>2005</year>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>