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    <journal-title>
     Journal of Applied Mathematics and Physics
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    2327-4352
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   <issn publication-format="print">
    2327-4379
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jamp.2024.1210206
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    jamp-136951
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      Articles
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     <subject>
      Physics 
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     <subject>
       Mathematics
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   <title-group>
    Numerical Simulation and Parameter Estimation of Fractional-Order Dynamic Epidemic Model for COVID-19
   </title-group>
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       Rong
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       Kang
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       Tianzeng
      </surname>
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       Li
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     aSchool of Mathematics and Statistics, Sichuan University of Science and Engineering, Zigong, China
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     08
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     2024
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    12
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      26,
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      September
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      2024
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    <date date-type="accepted">
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      26,
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      October
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      2024
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
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   <abstract>
    The outbreak of COVID-19 in 2019 resulted in numerous infections and deaths. In order to better study the transmission of COVID-19, this article adopts an improved fractional-order SIR model. Firstly, the properties of the model are studied, including the feasible domain and bounded solutions of the system. Secondly, the stability of the system is discussed, among other things. Then, the GMMP method is introduced to obtain numerical solutions for the COVID-19 system and combined with the improved MH-NMSS-PSO parameter estimation method to fit the real data of Delhi, India from April 1, 2020 to June 30, 2020. The results show that the fitting effect is quite ideal. Finally, long-term predictions were made on the number of infections. We accurately estimate that the peak number of infections in Delhi, India, can reach around 2.1 million. This paper also compares the fitting performance of the integer-order COVID-19 model and the fractional-order COVID-19 model using the real data from Delhi. The results indicate that the fractional-order model with different orders, as we proposed, performs the best.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Parameter Estimation
    </kwd> 
    <kwd>
      COVID-19
    </kwd> 
    <kwd>
      Infectious Disease Model
    </kwd> 
    <kwd>
      Fractional-Order Derivative
    </kwd>
   </kwd-group>
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  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>On January 30, 2020, the first case of COVID-19 was detected in Kerala state. The first case was reported in Delhi on March 2 of that year, and the number of cases in Delhi has since grown exponentially. The government has also taken steps to strengthen healthcare services <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-1">
     [1]
    </xref>. COVID-19 can be transmitted through various routes, such as coughing, respiratory droplets, nasal secretions from sneezing, aerosol transmission, salivary droplets, and surface physical contact. Signs and symptoms of COVID-19 through the contact route of transmission may appear 2 to 14 days after exposure to the virus. Common signs and symptoms may include fatigue, cough, fever, and early on, there may be loss of taste and smell; other symptoms may include headache, nausea, weakness, diarrhea, and runny nose <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-2">
     [2]
    </xref>. In severe cases of infection, breathing difficulties and inability to stay awake may occur. Hence, research into the spread of COVID-19 is necessary, and several mathematical models have been developed for this purpose.</p>
   <p>The SIR model is still the most prevalent, which presents a simple and effective approach that categorizes the population into susceptible individuals, denoted as S; infected individuals, denoted as I; and recovered individuals, denoted as R. Assumptions about the ability of the virus to spread and strategies for preventing epidemics are embodied in the mathematical rules for the transfer of a population from one group to another, resulting in the calculation of the infection rate and peak intervals of the virus <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-3">
     [3]
    </xref>. Taimoor et al. applied a time-series-based SIR model to simulate a COVID-19 pandemic in Pakistan <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-4">
     [4]
    </xref>. In their analysis of COVID-19, Uçar et al. utilized the SIR model and employed the Taylor matrix method. However, there is a need for further improvement in the accuracy of this method in generating the final simulated data <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-5">
     [5]
    </xref>. Meanwhile, Cooper et al. applied the SIR model to predict the transmission of COVID-19 across different communities <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-6">
     [6]
    </xref>. On the other hand, Yicheng Chen and Bingen Lu proposed a time-dependent SIR model to observe the spread and recovery rates at specific time points <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-7">
     [7]
    </xref>. Additionally, Vinitsky et al. developed a mathematical model that effectively strikes a balance between accurately characterizing the pandemic using the SIR model and maintaining simplicity in practical estimation <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-8">
     [8]
    </xref>.</p>
   <p>Fractional order calculus, a generalized version of integer order calculus, has been widely explored in various fields <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-9">
     [9]
    </xref>. Several researchers have already applied fractional order calculus to SIR modeling. Bialic et al. proposed a predictive model for the spread of COVID-19 in Italy and Spain, using a fractional order generalized susceptible infection recovery (SIR) epidemiological model. The accuracy of this model was confirmed by the results of the COVID-19 spread model prediction <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-10">
     [10]
    </xref>. Majee et al. investigated the fractional-order complex dynamics of 2019 coronavirus disease in the context of SIR systems and proposed and analyzed a fractional-order SIR-type epidemiological model incorporating a saturated processing function <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-11">
     [11]
    </xref>. Ndairou and Torres <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-12">
     [12]
    </xref> used fractional-order modeling to mathematically analyze the neocoronavirus pneumonia in Wuhan, Spain, and Portugal. Lu et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-13">
     [13]
    </xref> investigated an epidemiological model based on the CTRW and distributional delay for abnormal diffusion epidemic modeling. Additionally, Joshi et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-14">
     [14]
    </xref> analyzed the stability of a non-singular fractional order COVID-19 model with nonlinear treatment and incidence rates. Finally, Li T.Z. et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-15">
     [15]
    </xref> summarized the effectiveness of the fractional order viral model in solving practical problems.</p>
   <p>In this research, our primary objective is to investigate an advanced model for studying the SIR system of COVID-19. Our specific focus is on utilizing Caputo’s fractional order derivatives. Initially, we conducted an examination of COVID-19 systems displaying fractional orders with identical magnitudes. Subsequently, we propose alternative COVID-19 systems with varying fractional orders. To address this system, we put forward an improved format known as GMMP, resulting in an implicit difference equation as the solution. By implementing Newton’s method, we can effectively solve this nonlinear equation and acquire the numerical solution. Furthermore, we tackle the inverse problem of parameter estimation by employing the MH-NMSS-PSO algorithm in order to estimate the relevant parameters. This innovative algorithm integrates authentic data from the outbreak of New Crown Pneumonia in Delhi, India, spanning from April 1, 2020 to June 30, 2020 <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-16">
     [16]
    </xref>. Our findings indicate that by utilizing the new fractional order and parameter values, we are able to obtain a numerical solution for the SIR fractional order COVID-19 system that closely aligns with the present data and exceeds the capabilities of existing models in the literature. Furthermore, our long-term predictions display a significant resemblance to the precise data.</p>
   <p>The structure of this article is as follows: Section 3 introduces fractional derivatives and the fractional-order COVID-19 system. In Section 4, some properties of the fractional-order COVID-19 system are presented, including the feasible domain, bounded solutions, and equilibrium points of the system. Section 5 describes the method of obtaining numerical solutions for the COVID-19 system using the GMMP format. Section 6 introduces the improved parameter estimation method, MH-NMSS-PSO. In Section 7, real data from Delhi state in India is used for fitting and long-term predictions. Finally, Section 8 provides a summary of the work presented in this article.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>2. Basic Knowledge and the SIR Model</title>
   <sec id="s2_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>2.1. Factional Derivatives</title>
    <p>The utilization of fractional order calculus finds extensive application in various disciplines and, thus, significantly influences the swift progress of scientific investigations. The three most common definitions of fractional order derivatives are Grünwald-Letnikov (G-L), Caputo, and Riemann-Liouville (R-L) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-17">
      [17]
     </xref>.</p>
    <p>Definition 1. Define the α-order Riemann-Liouville derivative of the function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mtext> 
        </mtext> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
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         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mmultiscripts> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mprescripts /> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <none /> 
       </mmultiscripts> 
       <msubsup> 
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          t 
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         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Γ 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                τ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            τ 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(1)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Γ 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mtext>
             e 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> is a gamma function.</p>
    <p>While the R-L definition has a very high status in theoretical analysis, the Caputo derivative with initial value conditions is more applicable in practical applications.</p>
    <p>Definition 2. Define the α-order Caputo derivative of the function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mtext> 
        </mtext> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mmultiscripts> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mprescripts /> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <none /> 
       </mmultiscripts> 
       <msubsup> 
        <mrow></mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Γ 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                τ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            τ 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(2)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Definition 3. Define the α-order Grünwald-Letnikov derivative of the function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> as follows:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mrow></mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <munder> 
          <mrow> 
           <mi>
             lim 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mtable> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <mrow> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mo>
                → 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <mrow> 
              <mi>
                ϱ 
              </mi> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
          </mtable> 
         </munder> 
         <msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <munderover> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             ϱ 
           </mi> 
          </munderover> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mtable columnalign="left"> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
             </mtd> 
            </mtr> 
            <mtr columnalign="left"> 
             <mtd columnalign="left"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mtd> 
            </mtr> 
           </mtable> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <munderover> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </munderover> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   α 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               Γ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             Γ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               ϱ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                ϱ 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <msup> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               ϱ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           ν 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(3)</p>
    <p>the function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> possesses continuous derivatives up to order n within the interval 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The R-L derivative is equivalent to the G-L derivative based on the definition of the fractional order derivative. However, it is important to note that the Caputo derivative differs from the R-L derivative and can be represented in the following manner:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mtext> 
        </mtext> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mmultiscripts> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mprescripts /> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
       </mmultiscripts> 
       <msubsup> 
        <mrow></mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(4)</p>
    <p>here, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> represent the initial conditions, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Γ 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>In this article, our preference lies in employing the Caputo operator and examining and discussing the scenario for the case of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. The aforementioned Equation (4) can be written as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mtext> 
        </mtext> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mmultiscripts> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mprescripts /> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
       </mmultiscripts> 
       <msubsup> 
        <mrow></mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(5)</p>
    <p>Here, we consider the case where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Γ 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>2.2. The New SIR Fractional Order COVID-19 System</title>
    <p>The most extensively used infectious disease model is the SIR Model, recognized for its precision and brevity. Specifically, in the traditional SIR Model, the entire population is divided into three distinct groups. The susceptible individuals, denoted by S, have not yet been infected. The infected individuals, denoted by I, have the ability to transmit the disease. Lastly, the recovered individuals, denoted by R, have successfully overcome the infection and acquired immunity, thus being excluded from the infected population <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-18">
      [18]
     </xref>. The overall population size, represented by N, remains constant throughout. As a result, the differential equation can be expressed as follows, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref>.</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(6)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>Figure 1. SIR model flowchart.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId63.jpeg?20241112032840" />
    </fig>
    <p>The different parameters in this SIR model denote different meanings and can be expressed as follows:</p>
    <p>(i) The infection rate, denoted as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        β 
      </mi> 
     </math>, is an important parameter in studying the spread of a disease.</p>
    <p>(ii) On the other hand, the recovery rate, denoted as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        γ 
      </mi> 
     </math>, is also critical in understanding the dynamics of an epidemic.</p>
    <p>Set the parameters to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.583 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.51 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> within the allowable range <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-19">
      [19]
     </xref>.</p>
    <table-wrap id="table1">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table1">
       Table 1
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>Table 1. Selected data on confirmed diagnoses reported from the state of Delhi in India <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-16">
        [16]
       </xref>.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">Date</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">Cured</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">Deaths</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">Confirmed</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/4/01</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">6</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">152</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/4/03</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">8</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">4</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">219</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/4/06</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">19</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">7</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">523</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/4/13</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">27</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">24</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1154</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/4/23</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">724</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">48</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2248</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/4/30</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1092</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">56</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">3439</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/5/04</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1362</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">64</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">4549</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/5/12</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2129</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">73</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">7233</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/5/19</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">4485</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">168</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">10,054</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/5/22</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">5567</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">194</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">11,659</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/5/30</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">7846</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">398</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">17,386</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/6/04</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">9542</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">606</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">23,645</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/6/07</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">10,664</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">761</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">27,654</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/6/13</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">13,398</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1214</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">36,824</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/6/20</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">23,569</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2035</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">53,116</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/6/21</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">31,294</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2112</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">56,746</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/6/24</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">39,313</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2301</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">66,602</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/6/27</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">47,091</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2492</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">77,240</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2020/6/29</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">52,607</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2623</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">83,077</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <p>Utilizing data provided by the state of Delhi, India, up until April 1, 2020, as shown in <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref>, it is estimated that the total population of Delhi is approximately 190 million <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-20">
      [20]
     </xref>. Utilizing this information, we can set the initial conditions as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         189999842 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         152 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>These initial conditions indicate that the number of infections is initially low and will increase if no intervention measures are implemented. To solve the non-linear differential Equation (6), the ODE45 function in Matlab was utilized. Examining <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref>, we observe the number of infections in Delhi, India from April 1 to June 29, 2020. The final results obtained from the simulation are displayed in <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref>, with the root-mean-square relative error calculated as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.3937 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. However, it is important to note that further improvements can be made to achieve a more accurate representation of the spread of COVID-19 in Delhi, India.</p>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>Figure 2. In the state of Delhi, India, a comparison was made between the number of confirmed cases of neo-coronavirus, denoted as 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   I
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    t
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, and the numerical results derived from the model (6). The root-mean-square relative error was computed, resulting in a value of 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   g
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    U
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.3937
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId76.jpeg?20241112032840" />
    </fig>
    <p>Multiple simulations using the SIR model were conducted to study the spread of COVID-19 in various countries. These simulations found that the predicted number of confirmed cases can be further improved for the most part <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-21">
      [21]
     </xref>. This is mainly due to the fact that during the course of the outbreak, people who tested positive were quarantined and some asymptomatic infected people did not know whether they were carrying the virus or not, resulting in a shortage of active cases. Thus, we have introduced a novel parameter p that signifies the individuals who have undergone the test and tested positive, as well as those who were infected and quarantined, and thus, an improved SIR model is extracted in this paper <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-22">
      [22]
     </xref>. The flow chart of the model is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig3">
      Figure 3
     </xref> and is expressed by the differential equation as</p>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>Figure 3. Flowchart of the SIR model with the introduction of new parameters.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId81.jpeg?20241112032840" />
    </fig>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                P 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <msup> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mo>
                 ′ 
               </mo> 
              </msup> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <msup> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mo>
                 ′ 
               </mo> 
              </msup> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (7)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The meaning of the parameters in the system is shown in <xref ref-type="table" rid="table2">
      Table 2
     </xref>. In the system (7), 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> represents infected individuals who test positive and are thus quarantined, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> represents the number of individuals who have been removed (recovered + dead) from group I, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> represents the number of individuals removed (recovered + dead) from TP. In recent times, the use of fractional differential equations has become increasingly widespread. Many researchers have discovered that models incorporating fractional derivatives can produce more accurate measurement data than traditional classical models, demonstrating a higher level of consistency <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-23">
      [23]
     </xref>. Therefore, a fractional order COVID-19 system of the same order is described as follows:</p>
    <p>To keep the system concise, we define 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Consequently, we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
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           <mi>
             S 
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           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
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           </msubsup> 
           <mi>
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           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
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             <mrow> 
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              </mi> 
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                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
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             p 
           </mi> 
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              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
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             γ 
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            </mi> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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             − 
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            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
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              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
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            <mrow></mrow> 
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              ( 
            </mo> 
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              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
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             p 
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           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
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           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
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              ( 
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               d 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
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             P 
           </mi> 
           <mrow> 
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              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
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          <mtd> 
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           </mmultiscripts> 
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            </mi> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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             = 
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           </mi> 
           <mrow> 
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              t 
            </mi> 
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            </mo> 
           </mrow> 
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             + 
           </mo> 
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             γ 
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           </mi> 
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             P 
           </mi> 
           <mrow> 
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              ( 
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              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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             − 
           </mo> 
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            </mi> 
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         = 
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       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <table-wrap id="table2">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table2">
       Table 2
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>Table 2. Explanation of model parameters and variables.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center">Variable</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="80.60%"><p style="text-align:center">Explanation</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center">S</p></td> 
       <td class="custom-top-td aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">The number of susceptible individuals</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center">I</p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">The number of un-isolated infected</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center">TP</p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">Infected individuals who test positive and are thus quarantined</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center">R<sub>1</sub></p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">The number of individuals who have been removed (recovered + dead) from the group I</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center">R<sub>2</sub></p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">Number of individuals removed (recovered + dead) from TP</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center">p</p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">Quarantine rate or proportion of infected individuals tested</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            γ 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">Recovery rate</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            β 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">Infection rate</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center">A</p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">Recruitment rate of the susceptible population</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center">d</p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">Mortality of infected individuals</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
            δ 
          </mi> 
         </math></p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">Natural death rate</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="19.40%"><p style="text-align:center">N</p></td> 
       <td class="aleft" width="80.60%"><p style="text-align:left">Total population</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <p>The purpose of this paper is to utilize the MH-NMSS-PSO approach in order to identify an 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        α 
      </mi> 
     </math> appropriate collection of fractional orders as well as parameters. Subsequent subsections will establish the essential prerequisites for ensuring the boundedness of the system and determining the feasible domain.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>3. The Properties of the Model</title>
   <sec id="s3_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>3.1. Feasible and Bounded Solutions</title>
    <p>Theorem 3.1. System (8) has a unique solution, which remains within the set of positive real numbers ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>). Denote 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           ϑ 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           : 
         </mo> 
         <mi>
           ϑ 
         </mi> 
         <mo>
           ≥ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϑ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mtext>
          T 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Proof. The uniqueness of the existence of a solution for system (8) is obtained from theorem 3.1 <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-24">
      [24]
     </xref>. Subsequently, we will demonstrate that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> maintains positivity throughout, since</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mtext> 
             </mtext> 
             <mi>
               C 
             </mi> 
            </msup> 
            <msubsup> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           ≥ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mtext> 
             </mtext> 
             <mi>
               C 
             </mi> 
            </msup> 
            <msubsup> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ≥ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mtext> 
             </mtext> 
             <mi>
               C 
             </mi> 
            </msup> 
            <msubsup> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              P 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mo>
           ≥ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mtext> 
             </mtext> 
             <mi>
               C 
             </mi> 
            </msup> 
            <msubsup> 
             <mi>
               D 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           ≥ 
         </mo> 
         <mn>
           0. 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(9)</p>
    <p>By using the equation above (9) and theorem 1 <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-25">
      [25]
     </xref>, we get that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is positively invariant. □</p>
    <p>Next, we will obtain the principal outcome of this specific subsection concerning the feasibility range and boundedness of the solution.</p>
    <p>Theorem 3.2. The solution for the system (8) that is both feasible and bounded is as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi mathvariant="script">
         D 
       </mi> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           : 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           &lt; 
         </mo> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(10)</p>
    <p>Proof. For the derivation of the conclusion, we use the linear property of the Caputo derivative and then add up the four equations of the system (8) to get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mmultiscripts> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mprescripts /> 
          <none /> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
         </mmultiscripts> 
         <msubsup> 
          <mrow></mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mmultiscripts> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mprescripts /> 
          <none /> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
         </mmultiscripts> 
         <msubsup> 
          <mrow></mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mmultiscripts> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mprescripts /> 
          <none /> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
         </mmultiscripts> 
         <msubsup> 
          <mrow></mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           P 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mmultiscripts> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mprescripts /> 
          <none /> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
         </mmultiscripts> 
         <msubsup> 
          <mrow></mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mmultiscripts> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mprescripts /> 
          <none /> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
         </mmultiscripts> 
         <msubsup> 
          <mrow></mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(11)</p>
    <p>Hence</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mtext> 
        </mtext> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(12)</p>
    <p>Using the lemma 3 <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-26">
      [26]
     </xref>, we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(13)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the Mittag-Leffler function. Since, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, then, the following can be obtained from the above equation:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
         <mi>
           sup 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(14)</p>
    <p>Based on the derivation and proof presented above, we can conclude that a feasible domain and bounded solutions of the system can be determined by the set 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi mathvariant="script">
        D 
      </mi> 
     </math>. □</p>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>3.2. Equilibrium Points and Their Stability Analysis</title>
    <p>Given that the initial three equations in the system (8) do not rely on the last variable R, we can assess the system’s equilibrium and stability using the subsequent methodology.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <none /> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <none /> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <none /> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <none /> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(15)</p>
    <p>Now, to find the stable point of the system (15), let</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <none /> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <none /> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <none /> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <none /> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0. 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(16)</p>
    <p>Next, the system’s equilibrium points can be represented as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref> 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               A 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             A 
           </mi> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(17)</p>
    <p>Jacobian matrix is given by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  N 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  N 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(18)</p>
    <p>Theorem 3.3. If 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the disease-free equilibrium 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> of the system is locally asymptotically stable; otherwise, if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> it is unstable.</p>
    <p>Proof. The Jacobian matrix is obtained by following these steps at 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
          <mi>
            δ 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(19)</p>
    <p>By solving the characteristic equation of the Jacobian matrix 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, the eigenvalues of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> can be determined. This leads to the equation.</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(20)</p>
    <p>Therefore, the eigenvalues of the Jacobian matrix 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(21)</p>
    <p>Based on the analysis presented above, we can observe that if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, all the eigenvalues will have negative real parts. Consequently, the disease-free equilibrium point 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> will be locally asymptotically stable. However, if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the disease-free equilibrium point 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> will be unstable. In this context, the ratio 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is referred to as the basic reproduction number, represented by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. From a biological perspective, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> can be interpreted as follows: if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is less than one, the infection will eventually disappear, whereas if it is greater than one, the infection will persist. Therefore, we can now proceed to discuss the asymptotic stability of the endemic equilibrium in the given system. □</p>
    <p>Now, let 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. The obtained Jacobian matrix is denoted as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  [ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <mi>
                   M 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   β 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     M 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     p 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ] 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   γ 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   δ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  [ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <mi>
                   M 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   β 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     M 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     p 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ] 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   γ 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   δ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  [ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <mi>
                   M 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   β 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     M 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     p 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ] 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   γ 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   δ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  [ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <mi>
                   M 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   β 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     M 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     p 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ] 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   γ 
                 </mi> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   δ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 M 
               </mi> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr> 
           <mtd> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(22)</p>
    <p>Let 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>. Then, the characteristic equation for the Jacobian matrix 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is to be simplified,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         and 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(23)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               M 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(24)</p>
    <p>Regarding the polynomial 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, we can have the following definition:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         18 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         27 
       </mn> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(25)</p>
    <p>Using Proposition 1 given in the article <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-27">
      [27]
     </xref>, if we observe that the stable point 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is asymptotically steady, then 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>4. Numerical Solutions for Fractional-Order Differential Equations</title>
   <sec id="s4_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>4.1. Further Precision of the COVID-19 Model</title>
    <p>To obtain precise numerical results, we have chosen to utilize data exclusively from the Indian state of Delhi in order to accurately analyze the spread of COVID-19. Consequently, by combining the equations for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> outlined in system (8), the equation for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, representing the total number of confirmed cases at time t, can be derived. The data is in <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref> and is publicly available. The total population of Delhi is 190 million <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-24">
      [24]
     </xref>. Now classifying everyone as susceptible, and therefore with a negligible recruitment rate A for the susceptible population, the exact system is as follows:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
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            </mn> 
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              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
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             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
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              0 
            </mn> 
            <mi>
              C 
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           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
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           </msubsup> 
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             I 
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              ( 
            </mo> 
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              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
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               S 
             </mi> 
             <mrow> 
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                ( 
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                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               I 
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                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
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             p 
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              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
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            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
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              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
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              C 
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           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
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              t 
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            </mi> 
           </msubsup> 
           <mi>
             C 
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           <mrow> 
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              ( 
            </mo> 
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              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
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             p 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
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            <mprescripts /> 
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            <mi>
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           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
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              t 
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            <mi>
              R 
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            </mo> 
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              t 
            </mi> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
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             γ 
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           <mi>
             I 
           </mi> 
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              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
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           <msub> 
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              R 
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           </msub> 
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              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(26)</p>
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         = 
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         S 
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          ( 
        </mo> 
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         + 
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         + 
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         C 
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          ( 
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          ) 
        </mo> 
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      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s4_2">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>4.2. Description of the GMMP Method</title>
    <p>A number of numerical methods are currently used to find fractional order systems, including the prediction correction method, the Millin transformation method, etc. In this research paper, we employ the GMMP method to compute the numerical solution of the system (26). The system (26) can be expressed as: 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ⊙ 
       </mo> 
       <mmultiscripts> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mprescripts /> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
       </mmultiscripts> 
       <msubsup> 
        <mrow></mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, here we can observe that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mtext>
          T 
        </mtext> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. Assuming the adoption of a uniform grid over the interval 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, as follows: 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. Also assume that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is sequential in each limited interval 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>First, we rely on the classical finite-difference notation to proceed with our analysis and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <munderover> 
          <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(27)</p>
    <p>In the Equation (27), 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> represents the most commonly used binomial coefficients.</p>
    <p>Both R-L and G-L fractional order derivatives can be expressed in the following format according to Equation (27).</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mmultiscripts> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mprescripts /> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mmultiscripts> 
       <msubsup> 
        <mrow></mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mmultiscripts> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mprescripts /> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mmultiscripts> 
       <msubsup> 
        <mrow></mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mrow> 
         <mtext>
           lim 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msubsup> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(28)</p>
    <p>The error term 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> in Equation (5) can also be represented using a uniform grid, leading to the following expression for the Caputo fractional order derivative <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-28">
      [28]
     </xref></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mtext> 
        </mtext> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <munderover> 
          <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
          </mstyle> 
          <mrow> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(29)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the initial condition, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. The function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ω 
      </mi> 
     </math> is given by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ω 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ν 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Γ 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           Γ 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         ν 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ℕ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ∪ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. And 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> tends to zero when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-29">
      [29]
     </xref>.</p>
    <p>
     <xref ref-type="table" rid="table3">
      Table 3
     </xref> below shows the fundamental procedure of GMMP (Gorenflo-Mainardi-Moretti-Paradisi Programme).</p>
    <table-wrap id="table3">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table3">
       Table 3
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>Table 3. The fundamental procedure of GMMP.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="15.10%"><p style="text-align:center">Step</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="84.90%"><p style="text-align:center">Specifics</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="15.10%"><p style="text-align:center">Step 1</p></td> 
       <td class="custom-top-td aleft" width="84.90%"><p style="text-align:left">The initial stage of this process involves obtaining the difference grid from the solution region, following which a finite number of grids are utilized to represent the infinite solution domain of the differential equation.</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="15.10%"><p style="text-align:center">Step 2</p></td> 
       <td class="aleft" width="84.90%"><p style="text-align:left">The calculation is employed to compute the difference quotient, we know that the differential terms in a differential equation can be expressed by finite differences.</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="15.10%"><p style="text-align:center">Step 3</p></td> 
       <td class="aleft" width="84.90%"><p style="text-align:left">The finite number of unknown variables can be found in the difference equation for the discrete case.</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <p>In a general sense, the fractional order nonlinear equation can be expressed in terms of the Caputo operator as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           ⊙ 
         </mo> 
         <mmultiscripts> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mprescripts /> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
         </mmultiscripts> 
         <msubsup> 
          <mrow></mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1. 
         </mn> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(30)</p>
    <p>Finally, combining (29) and (30), the equation can be obtained through deduction as follows:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         ⊘ 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ⊙ 
       </mo> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <msub> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(31)</p>
    <p>The reasoning presented above leads to the ultimate formulation (31) of the fractional order nonlinear equation, which takes the form of an implicit difference scheme. One can interpret (31) as an equation concerning the unfamiliar variable 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, which appears on both ends of the equation. Hence, Equation (31) can be utilized to numerically solve any initial value problem associated with a Caputo fractional order differential equation. To effectively tackle such problems, it is necessary to introduce the relevant equations and employ Matlab software (R2020a) for their resolution. Since Equation (31) possesses an unfamiliar variable 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> on both ends, Newton’s algorithm is selected to obtain the value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> through Equation (31).</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s5">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>5. Estimating Parameters for Nonlinear Dynamic Systems with Fractional-Order</title>
   <p>Estimation and correction of the parameters are necessary in order to bring the numerical method given by the fractional order dynamics model closer to the actual number of infections. The parameter estimation problem is an essential and difficult task. Estimating parameters becomes increasingly challenging when the parameters are constrained and the function f exhibits a high degree of non-linearity with respect to the unknown parameters. In the following, a parameter estimation technique is proposed where a fractional order dynamical system (26) with uncertain parameters can be represented as:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ⊙ 
        </mo> 
        <mmultiscripts> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mprescripts /> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
        </mmultiscripts> 
        <msubsup> 
         <mrow></mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1. 
        </mn> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(32)</p>
   <p>The variables 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             z 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
         T 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
         T 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> are n-dimensional vectors. Here, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> representing the parameters that are subject to uncertainty. Additionally, m represents the number of parameters.</p>
   <p>Next, the method used in this paper to identify the parameters, namely the MH-NMSS-PSO method, will be presented. As we know, this method is based on the optimisation of multimodal functions by combining the Nelder-Mead simplex search (NMSS) method and the PSO algorithm. The focus of the search parameters is different, with NMSS focusing on “development” and PSO on “exploration”. The first of these is the choice of initial points, which are predetermined for NMSS, whereas PSO is a random set of points. Finally, they also differ in the direction and condition of the steps, with the former moving away from the less effective function values and the latter moving towards the more functional points. Thus, they each have advantages, and for the best results, we need a combination of the two methods. This method has been widely applied in different fields <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-30">
     [30]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-32">
     [32]
    </xref>. In the following, we illustrate the steps of the MH-HMSS-PSO algorithm.</p>
   <p>Now, suppose that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, H can be expressed as a Cartesian product of multiple closed intervals and is bounded.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mtext>
              min 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mtext>
              max 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mtext>
              min 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mtext>
              max 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mtext>
              min 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mtext>
              max 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(33)</p>
   <p>The RMSREF method calculates the estimate of the unknown parameter vector 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msubsup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msubsup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> within the bounded domain H using the following procedure:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mtext>
          min 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mtext>
          min 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    z 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
                     <mi>
                       j 
                     </mi> 
                    </msub> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     z 
                   </mi> 
                   <mi>
                     j 
                   </mi> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 / 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   z 
                 </mi> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(34)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are real data, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is one of the numerical solutions of Equation (32) for given parameters 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        U 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> (such as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>).</p>
   <p>Step 1: To begin, create a population of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> individuals. This population will be used to minimize the functions 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, which involve m unknown parameters. To initialize the process, we will generate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> vertex points 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. These points will form the initial structure of a simplex with m dimensions,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(35)</p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mtext>
                max 
              </mtext> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mtext>
                min 
              </mtext> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        j 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        ; 
      </mo> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        1. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>(36)</p>
   <p>The PSO section involves generating two particles randomly in every dimension, as outlined below:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(37)</p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mtext>
        Rand 
      </mtext> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mtext>
              max 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mtext>
              min 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        j 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        ; 
      </mo> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        1. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>(38)</p>
   <p>The randomly generated number Rand lies within the interval 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. The initial velocities of the component in every dimension are determined using the following procedure:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mtext>
                max 
              </mtext> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mtext>
                min 
              </mtext> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        j 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        ; 
      </mo> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(39)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> are chosen integers.</p>
   <p>Step 2: Assessment and evaluation: The goal function value 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of every particle should be assessed and ranked accordingly. The ranking should be based on the objective function value in the following manner:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(40)</p>
   <p>Step 3: The NMSS technique requires the application of an NMSS operator to the top 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>st particle. This is done by calculating 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, which represents the center of gravity of all points except 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            o 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(41)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        j 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. The following equations can be derived:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mi>
         o 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(42)</p>
   <p>here, we need to point out a fact and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> represents the reflection coefficient ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>). It has been recommended by Nelder and Mead to set 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       κ 
     </mi> 
    </math> equal to 1 <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-33">
     [33]
    </xref>.</p>
   <p>Then, we need to consider the three cases in <xref ref-type="table" rid="table4">
     Table 4
    </xref>:</p>
   <table-wrap id="table4">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table4">
      Table 4
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>Table 4. Three possible scenarios for step 3.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="17.24%"><p style="text-align:center">Case</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="82.76%"><p style="text-align:center">Specifics</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="17.24%"><p style="text-align:center">Case 1</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td aleft" width="82.76%"><p style="text-align:left">If the following situations occur: 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ≤ 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ≤ 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math>, then 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math> replaces 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math>.</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td acenter" width="17.24%"><p style="text-align:center">Case 2</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td custom-top-td aleft" width="82.76%"><p style="text-align:left">Secondly, if 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ≤ 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math>, subsequently, calculate the expanded point using the following procedure:</p><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             o 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mrow> 
        </math></p><p style="text-align:left">if there is 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mi>
               e 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ≤ 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math>, 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math> can be substituted for 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math>, otherwise 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math> replaces 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math>, on the contrary, 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math> replaces 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math>. In accordance with the recommendation of Nelder and Mead <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-34">
         [34]
        </xref>, it is advised to set 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
           γ 
         </mi> 
        </math> as 2.</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="17.24%"><p style="text-align:center">Case 3</p></td> 
      <td class="custom-top-td aleft" width="82.76%"><p style="text-align:left"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ≥ 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </math>, if 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ≤ 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math> replaces 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math>. Calculate the contracted point in the following way:</p><p style="text-align:center"> 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mrow> 
        </math></p><p style="text-align:left">if there is 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ≤ 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math> can be substituted for 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math>, otherwise, let: 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             U 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </math>, 
        <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </math>.</p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
   <p>Nelder and Mead propose the utilization of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> for optimization purposes <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-34">
     [34]
    </xref>.</p>
   <p>Step 4: Utilize the PSO operator <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-35">
     [35]
    </xref> to update 2m particles having the poorest value of the goal function.</p>
   <p>Step 5: If the following situation arises: 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then the interval is stopped. On the other hand, proceed to step 2. This criterion is determined using the following formula:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <munderover> 
           <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </munderover> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   g 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ¯ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msqrt> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     g 
                   </mi> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                </msqrt> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(43)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munderover> 
       <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </munderover> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>6. Numerical Simulation</title>
   <p>In this section, we apply a modified algorithm combining the Nelder-Mead simplex search and particle swarm optimization (MH-NMSS-PSO) to determine the parameters of the SIR model for COVID-19, taking into account fractional order dynamics. Unlike conventional approaches for solving differential equations, addressing fractional order differential equations presents greater challenges. Employing traditional solution methods would yield only approximate solutions. Various techniques exist for solving fractional order differential formulas, including the straightforward power series approach and the fuzzy Mellin variation method <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-36">
     [36]
    </xref>. By utilizing the parameters derived from the MH-NMSS-PSO algorithm, our results demonstrate that the newly obtained parameters and orders exhibit a closer fit to the actual data compared to the traditional SIR model. Furthermore, we examine the COVID-19 system of fractional orders, described by the Caputo fractional order derivatives, in Equation (44). Notably, the COVID-19 profiles with different orders exhibit significant consistency with the actual data from Delhi State, providing robust evidence for subsequent long-term infection predictions.</p>
   <sec id="s6_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>6.1. Fractional Order COVID-19 Epidemic Model of Identical Order</title>
    <p>In this chapter, each parameter in the proposed new SIR model (26) has its specific biological significance. Based on the real data reported in India, the cumulative number of infections is more than 1.2 million cases and casualties are more than 17,000 as of May 3, 2021 <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-37">
      [37]
     </xref>. In the appropriate range, we get the lethality of the virus 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.14 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Similarly, we get 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.007 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> based on the mortality rate of the population reported in India <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-38">
      [38]
     </xref>. It can be seen in <xref ref-type="fig" rid="fig4">
      Figure 4
     </xref>. We still take p to be 0.388. From <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-16">
      [16]
     </xref>, we find that the parameters to be estimated are the fractional order 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        α 
      </mi> 
     </math>, the transmission rate of the novel coronavirus 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        β 
      </mi> 
     </math>, and the recovery rate 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        γ 
      </mi> 
     </math>. Write the vector of unknown parameters as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Then, it is equivalent to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. And each parameter is meaningful only in a specific range of values. Thus, based on these ranges, the following intervals were chosen:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.01. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Next, employing the MH-NMSS-PSO technique for parameter estimation, we utilize the actual data with identical initial values and a period of 90 days. This approach leverages the numerical solution obtained from the modified GMMP method. The resulting value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is provided below:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4492 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.700 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0115. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The root-mean-square error in 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> outcome is measured as 0.3921. Analysis of the simulation results illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig5">
      Figure 5
     </xref> implies that the values of the parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, acquired via the MH-NMSS-PSO method, fittingly match the fractional-order COVID-19 system in comparison with <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref>. <xref ref-type="fig" rid="fig6">
      Figure 6
     </xref> was employed to compare <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig5">
      Figure 5
     </xref>, validating the efficacy of our approach. By examining the influence of each parameter on the variation in the number of infected individuals 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, while preserving the remaining parameters constant, we can deduce that the parameters derived from the MH-NMSS-PSO parameter estimation method are optimal.</p>
    <p>The above results indicate that the influence of different parameters, namely 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        α 
      </mi> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        β 
      </mi> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        γ 
      </mi> 
     </math>, on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is also variable. The corresponding orders and the effects of the parameters are shown in <xref ref-type="fig" rid="figFigures 7-9">
      Figures 7-9
     </xref>. This suggests that the parameters we estimated are indeed ideal.</p>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>Figure 4. Chart of mortality in India, 2000-2022.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId442.jpeg?20241112032845" />
    </fig>
    <fig id="fig5" position="float">
     <label>Figure 5</label>
     <caption>
      <title>Figure 5. Comparison of the MH-NMSS-PSO estimated parameter-based approach with the numerical results of the number of infected persons 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   C
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    t
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> for the 2020 outbreak in Delhi. The value of 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   g
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msup> 
     
            <mi>
              U 
            </mi> 
     
            <mo>
              * 
            </mo> 
    
           </msup> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is 0.3921, representing the root-mean-square relative error.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId443.jpeg?20241112032845" />
    </fig>
    <fig id="fig6" position="float">
     <label>Figure 6</label>
     <caption>
      <title>Figure 6. Comparison between system (6) and system (26), where 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   g
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    U
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is 0.3937 for the former, and 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   g
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msup> 
     
            <mi>
              U 
            </mi> 
     
            <mo>
              * 
            </mo> 
    
           </msup> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is 0.3921 for the latter.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId448.jpeg?20241112032845" />
    </fig>
    <fig id="fig7" position="float">
     <label>Figure 7</label>
     <caption>
      <title>Figure 7. Based on the estimated parameter method MH-NMSS-PSO, the impact of 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  α
 
        </mi>

       </math> on the total number of infections 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   C
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    t
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is investigated while keeping other variables constant.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId452.jpeg?20241112032846" />
    </fig>
    <fig id="fig8" position="float">
     <label>Figure 8</label>
     <caption>
      <title>Figure 8. Based on the estimated parameter method MH-NMSS-PSO, the impact of 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math> on the total number of infections 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   C
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    t
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is investigated while keeping other variables constant.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId456.jpeg?20241112032845" />
    </fig>
    <fig id="fig9" position="float">
     <label>Figure 9</label>
     <caption>
      <title>Figure 9. Based on the estimated parameter method MH-NMSS-PSO, the impact of 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  γ
 
        </mi>

       </math> on the total number of infections 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   C
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    t
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is investigated while keeping other variables constant.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId460.jpeg?20241112032845" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s6_2">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>6.2. Fractional Order COVID-19 Epidemic Models with Different Orders</title>
    <p>We can observe that several fractional order epidemic models share identical orders. In the present study, we apply the Caputo derivative to research the expression of the fractional order COVID-19 system with varying orders as follows:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               δ 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mmultiscripts> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mprescripts /> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </mmultiscripts> 
           <msubsup> 
            <mrow></mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msubsup> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             . 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(44)</p>
    <p>In Equation (44), the parameters 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        β 
      </mi> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        δ 
      </mi> 
     </math>, p, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        γ 
      </mi> 
     </math>, and d refer to the same values as before. N is the total number of people and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. In the case of the fractional order COVID-19 system (44), we incorporate the parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> to ensure that both sides of the equation possess the same dimension. To simplify the model, as elaborated in Section 5, we need to estimate the parameters 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        γ 
      </mi> 
     </math>. We denote the vector of unknown parameters as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Then, it is equivalent to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Each parameter holds significance only within a specific range of values. Therefore, it is crucial to choose appropriate parameter intervals that narrow down the target values. Considering these constraints, we select the following intervals:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            5 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           ≤ 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.01. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>the obtained results 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> are shown below:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5475 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4297 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.8672 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.6312 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.6986 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.1216. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The root-mean-square error 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is 0.1640. The computational findings presented in <xref ref-type="fig" rid="fig10">
      Figure 10
     </xref> reveal that the parameter values 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mo>
          * 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> procured using the MH-NMSS-PSO method result in a better fit of the fractional-order COVID-19 system to the actual data, as compared to the results presented in <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref>. As depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig11">
      Figure 11
     </xref>, we have demonstrated that COVID-19 systems with different orders exhibit better performance than those with the same order. By investigating the impact of individual parameters on the fluctuation of the number of infected individuals 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, while keeping other parameters constant, we can conclude that the parameters obtained using the MH-NMSS-PSO parameter estimation method are ideal, as the results indicate that the effect on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> remains relatively unchanged when the value of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is varied. The effect of each order and parameter is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig12">
      Figure 12
     </xref>.</p>
    <fig id="fig10" position="float">
     <label>Figure 10</label>
     <caption>
      <title>Figure 10. Comparison of the MH-NMSS-PSO estimated parameter-based approach with the numerical results of the number of exposed persons 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   C
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    t
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> for the 2020 outbreak in Delhi. The value of 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   g
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msup> 
     
            <mi>
              U 
            </mi> 
     
            <mo>
              * 
            </mo> 
    
           </msup> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is 0.1640, representing the root-mean-square relative error.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId510.jpeg?20241112032846" />
    </fig>
    <fig id="fig11" position="float">
     <label>Figure 11</label>
     <caption>
      <title>Figure 11. Comparing the fitting performance of system (6), system (26), and system (44) with real data from Delhi state.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId515.jpeg?20241112032846" />
    </fig>
    <fig-group id="fig12" position="float">
     <fig id="fig12" position="float">
      <label>Figure 12</label>
      <caption>
       <title>Figure 12. When the remaining parameters are constant, the impact of α 1 , α 2 , α 3 , β , and γ on the count of COVID-19 cases C( t ) will be examined.--Figure 12. When the remaining parameters are constant, the impact of α 1 , α 2 , α 3 , β , and γ on the count of COVID-19 cases C( t ) will be examined.</title>
      </caption>
      <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId516.jpeg?20241112032846" />
     </fig>
     <fig id="fig12" position="float">
      <label>Figure 12</label>
      <caption>
       <title>Figure 12. When the remaining parameters are constant, the impact of α 1 , α 2 , α 3 , β , and γ on the count of COVID-19 cases C( t ) will be examined.--Figure 12. When the remaining parameters are constant, the impact of α 1 , α 2 , α 3 , β , and γ on the count of COVID-19 cases C( t ) will be examined.</title>
      </caption>
      <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId517.jpeg?20241112032846" />
     </fig>
    </fig-group>
   </sec>
   <sec id="s6_3">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>6.3. Long-Term Projections Based on the Number of Infections in Delhi</title>
    <p>
     <xref ref-type="fig" rid="fig13">
      Figure 13
     </xref> shows the long-term projections for Delhi state after April 1, 2020, assuming that the parameters take values in the COVID-19 system (44) of different orders. Thus, the cumulative count of verified instances in Delhi is likely to be around 2.1 million. The convergence of the curve is likely to start between June and July 2021. This is also in better agreement with the actual data and shows that our methodology is better.</p>
    <fig id="fig13" position="float">
     <label>Figure 13</label>
     <caption>
      <title>Figure 13. Long-term projections of the number of infections in Delhi.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1723880-rId529.jpeg?20241112032847" />
    </fig>
   </sec>
  </sec><sec id="s7">
   <title>7. Conclusions</title>
   <p>In this paper, we study the same order and different orders of fractional order COVID-19 mathematical model. Furthermore, an investigation into the SIR model is conducted, which incorporates a novel parameter p into the fundamental SIR model. Our research encompasses an analysis of the positive invariance of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         ℝ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, the derivation of the system’s solution’s boundedness and uniqueness, and an examination of the system’s basic reproductive number, denoted as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Additionally, we investigate the equilibrium point and stability of the system. In order to assess the order and unknown parameters, we utilized the MH-NMSS-PSO algorithm. The validity and accuracy of the recommended approach were examined using real data from the COVID-19 outbreak in Delhi state, India, spanning from April 1, 2020, to June 30, 2020. The numerical solution depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig5">
     Figure 5
    </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig10">
     Figure 10
    </xref> exhibits a strong alignment with the actual data, substantiating the effectiveness of both the GMMP strategy and MH-NMSS-PSO scheme for parameter estimation. A comparison between the fitting effects illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig11">
     Figure 11
    </xref> for the integer-order COVID-19 model (6) and the fractional-order COVID-19 models (26) and (44) with the real data reveals the superior fit achieved by the fractional-order model. <xref ref-type="fig" rid="figFigures 7-9">
     Figures 7-9
    </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig12">
     Figure 12
    </xref> provide insights into the impact of individual parameters on the number of exposed individuals 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> while keeping other parameters constant. Our research surpasses the findings of the referenced literature <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-22">
     [22]
    </xref>, as indicated by our more accurate long-term predictions and the stabilization of COVID-19 infection cases in Delhi during July. Additionally, by analyzing the root-mean-square relative error 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.3921 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> for the fractional order model (26) with the same order and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.1640 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> for the fractional order model (44) with different orders, it can be deduced that the fractional-order COVID-19 model with varying orders better matches the real data contrasted to the model with a uniform order.</p>
   <p>Lastly, further research is necessary to explore the applicability of this model in the management of other infectious diseases.</p>
  </sec><sec id="s8">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.136951-"></xref>Funding</title>
   <p>This work was supported by the College Student Innovation and Entrepreneurship Training Program of Sichuan University of Science and Engineering [Grant Numbers: Y2023335].</p>
  </sec>
 </body><back>
  <ref-list>
   <title>References</title>
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    </mixed-citation>
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