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Optimal vaccination strategies for an SEIR model of infectious diseases with logistic growth

Titelangaben

Thäter, Markus ; Chudej, Kurt ; Pesch, Hans Josef:
Optimal vaccination strategies for an SEIR model of infectious diseases with logistic growth.
In: Mathematical Biosciences and Engineering. Bd. 15 (April 2018) Heft 2 . - S. 485-505.
ISSN 1551-0018
DOI: 10.3934/mbe.2018022

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Abstract

In this paper an improved SEIR model for an infectious disease is presented which includes logistic growth for the total population. The aim is to develop optimal vaccination strategies against the spread of a generic disease. These vaccination strategies arise from the study of optimal control problems with various kinds of constraints including mixed control-state and state constraints. After presenting the new model and implementing the optimal control problems by means of a first-discretize-then-optimize method, numerical results for six scenarios are discussed and compared to an analytical optimal control law based on Pontrygin's minimum principle that allows to verify these results as approximations of candidate optimal solutions.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: SEIR model; logistic growth; infectious diseases; optimal control; vaccination strategy; verification of numerical results
Fachklassifikationen: 49K15, 49M25, 90C90, 92D30, 34A34
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut > Ehemalige Professoren
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut > Lehrstuhl Wissenschaftliches Rechnen
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut > Ehemalige Professoren > Lehrstuhl Ingenieurmathematik - Univ.-Prof. Dr. Hans-Josef Pesch
Forschungseinrichtungen > Forschungszentren > Forschungszentrum für Modellbildung und Simulation (MODUS)
Fakultäten
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Forschungszentren
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
Eingestellt am: 19 Jun 2017 08:26
Letzte Änderung: 19 Jun 2017 08:26
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/37967