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    jamp
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    <journal-title>
     Journal of Applied Mathematics and Physics
    </journal-title>
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    2327-4352
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   <issn publication-format="print">
    2327-4379
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   <publisher>
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     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jamp.2025.132020
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    jamp-140557
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      Articles
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     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
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   <title-group>
    A Reaction-Diffusion SIR Model with Saturated Incidence Rate and Vaccination
   </title-group>
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       Shaoyi
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       Geng
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       Xiaolin
      </surname>
      <given-names>
       Lin
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       Danfeng
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       Pang
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       Guoqing
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       Li
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     </name>
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    <addr-line>
     aSchool of Mathematics and Data Science, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an, China
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     10
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     2025
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    13
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    02
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    418
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      January
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      2025
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      11,
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      January
     </month>
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      2025
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    <date date-type="accepted">
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      11,
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      February
     </month>
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      2025
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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>
   </permissions>
   <abstract>
    In this paper, we establish an SIR reaction-diffusion infectious disease model with saturated incidence rate and vaccination. Firstly, we prove the uniform boundedness of the solution of this model. Secondly, we establish the threshold dynamic behavior of the model based on the basic reproduction number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        R
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       <mn>
        0
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> , specifically, we prove the globally asymptotic stability of the disease-free equilibrium and the uniform persistence of the model. Thirdly, we show the existence and stability of the endemic equilibrium of the homogeneous system and obtain different cases of positive solution. Fourthly, we investigate the effects of vaccination rate and saturated incidence rate on the basic reproduction number. The results indicate that increasing vaccination rate and saturation rate can effectively control the transmission of the disease. Finally, we conduct numerical simulations to verify the aforementioned conclusions.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Reaction-Diffusion Model
    </kwd> 
    <kwd>
      Saturated Incidence Rate
    </kwd> 
    <kwd>
      Basic Reproduction Number
    </kwd> 
    <kwd>
      Threshold Dynamics
    </kwd> 
    <kwd>
      Asymptotic Profile
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Since infectious diseases can spread widely among people or animals, causing serious impacts on human life and health, infectious diseases have always been a major public threat to all humans and other species. Therefore, it is crucial to study the transmission mechanism, outbreak or extinction patterns, and prevention and control measures of infectious diseases. The dynamics of infectious diseases are usually studied by establishing mathematical models, among which the SIR model is one of the most classic and basic models in infectious disease models. Kermack and McKendrickc <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-1">
     [1]
    </xref> discussed one of the earliest models, using the SIR (Susceptible-Infectives-Recovery) model to simulate the epidemic in Mumbai, making a pioneer contribution to the study of infectious disease dynamics. In infectious disease models <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-2">
     [2]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-3">
     [3]
    </xref>, the heterogeneity of population spatial distribution is usually ignored. To better describe infectious disease models, many scholars consider diffusion terms to the model <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-4">
     [4]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-7">
     [7]
    </xref> and focus on the combined impact of spatial heterogeneity, individual random diffusion, and different infection mechanisms on disease dynamics, resulting in many interesting results.</p>
   <p>On the other hand, some papers study infectious disease models with nonlinear incidence rates <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-8">
     [8]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-10">
     [10]
    </xref>, hoping to obtain more accurate results on the spread of diseases and predict the trend of disease outbreak. In 1978, Capasso and Serio <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-11">
     [11]
    </xref> showed that the number of effective contacts between infectives and susceptible did not always present linearity. Due to the congestion of infected individuals or protective measures taken by susceptible individuals, the contact rate may reach to saturation on high infection level. Therefore, they propose a saturation incidence rate of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       S 
     </mi> 
    </math> denotes the susceptible, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       I 
     </mi> 
    </math> represents the infectives, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       β 
     </mi> 
    </math> is the infection rate, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       m 
     </mi> 
    </math> is the saturation rate. In 1979, May and Anderson <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-12">
     [12]
    </xref> proposed another saturation incidence rate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, that is, the incidence rate of susceptible approach to saturation, to study the dynamics of host and parasites. Afterward, many works <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-13">
     [13]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-16">
     [16]
    </xref> investigate the saturated incidence rate on the spread of disease.</p>
   <p>In 2022, Dong et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-17">
     [17]
    </xref> established the following reaction-diffusion SI infectious disease model with logistic sources and saturated transmission mechanism:</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               [ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ] 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-"></xref>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math> is a bounded domain with smooth boundaries 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> represent the density of susceptible and infected individuals at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       t 
     </mi> 
    </math> at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       x 
     </mi> 
    </math>, respectively. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are the diffusion coefficients of susceptible and infected individuals, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> represents the logistic growth of susceptible, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> represent the birth rate and density dependent mortality. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        μ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> denotes the natural mortality rate, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> represents the recovery rate, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math> is the saturation coefficient for susceptible individuals. This article first proves the persistence and extinction of diseases based on the basic reproduction number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Secondly, the global stability of the endemic equilibrium of disease is established in homogeneous environment. Finally, the asymptotic behavior of the endemic equilibrium in heterogeneous environment is studied when the diffusion rates of susceptible and infected populations go to 0.</p>
   <p>Since British doctor Edward Jenner developed a vaccine against smallpox using cowpox in 1796, the development and administration of vaccine have gone through hundreds of years. Using vaccine for immunization is the great progress in prevention and control of infectious diseases. Many infectious disease models study the effectiveness of vaccination, such as seasonal influenza, HPV and measles. Although vaccine is either lifelong or short time, the corresponding mathematical models <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-18">
     [18]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-20">
     [20]
    </xref> obtain some important results. In 2014, Rahman et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-21">
     [21]
    </xref> established a model to study the strategies for infectious disease vaccine. Reza et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-22">
     [22]
    </xref> study the effects of quarantine and vaccination during COVID-19 pandemic. de Carvalho and Rodrigues <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-23">
     [23]
    </xref> introduce a nonlinear system of SIR Model with Vaccination:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtable columnalign="left"> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
        <mtr> 
         <mtd> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mtext>
              d 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
         </mtd> 
        </mtr> 
       </mtable> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       A 
     </mi> 
    </math> is the carrying capacity of susceptible individuals, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       β 
     </mi> 
    </math> denotes the transmission rate of the disease, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       m 
     </mi> 
    </math> represents the birth rate, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       p 
     </mi> 
    </math> is the proportion of susceptible individuals successfully vaccinated at birth for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       μ 
     </mi> 
    </math> is the natural death rate of infected and recovered individuals, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       d 
     </mi> 
    </math> refers to the death rate of infected individuals due to the disease, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       g 
     </mi> 
    </math> is the natural recovery rate. The authors study bifurcation property of the model and evaluate the proportion of vaccinated individuals necessary to eliminate the disease and conclude how the vaccination may affect the outcome of the epidemic.</p>
   <p>The above papers investigate the infectious disease from different aspects, such as spatial heterogeneity, diffusion, and vaccination, however, as far as we know, few papers consider the combined effects of their factor in one model. Inspired by this, we propose the following SIR model:</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the vaccination rate, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the recovery rate of the infectives, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the density-dependent death rate of infected individuals due to the limited medical resource, other parameters are same with the above models. We assume all the parameters and the initial value are nonnegative and nontrivial, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> for all 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Since the third equation is decoupled from the other two equations, it is sufficient to consider the following system:</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1)</p>
   <p>The rest of this paper is organized as follows. In Section 2, we prove the uniform boundedness of the solution. In Section 3, the basic reproduction number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is defined and its asymptotic properties are studied, and the threshold dynamics of the model based on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is obtained. In Section 4, we show the existence and stability of the endemic equilibrium of the homogeneous system. In Section 5, we study the effects of vaccination rate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> and saturated incidence rate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math> on the basic reproduction number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. In Section 6, we use numerical simulation to present the solution when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, moreover, we verify the effects of the saturated incidence rate and the vaccination rate on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Finally, a brief conclusion is given at the end of this paper.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Well-Posedness</title>
   <p>From the standard theory for parabolic equations, we know that system (1) has unique classical solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for nonnegative and nontrivial initial value. Furthermore, by the strong maximum principle and the Hopf boundary lemma, we get that the solution are positive for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>In this section, we prove the boundedness of the solution of model (1). To this end, we first give the following denotation for simplicity:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          max 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          min 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>In addition, the following Young inequality plays a key role in proving the results.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msubsup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow></mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        q 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Theorem 1. There exists a positive constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       C 
     </mi> 
    </math>, independent of the initial value, such that for a sufficiently large positive number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       T 
     </mi> 
    </math>, any solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of system (1) satisfies</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ⋅ 
            </mo> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ⋅ 
            </mo> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (2)</p>
   <p>Proof. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, then by Young inequality, we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 ε 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <msup> 
                  <mi>
                    ε 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msup> 
                </mrow> 
                <mn>
                  4 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
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          ≤ 
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         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msub> 
             <mi>
               ε 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
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         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ε 
              </mi> 
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                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msub> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </msub> 
          <msup> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mtext>
        min 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msub> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Therefore, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </msub> 
        <msup> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. This means</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mtext>
           e 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>that is,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mtext>
           e 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mo>
             * 
           </mo> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msup> 
           <mtext>
             e 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ∀ 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mn>
          0. 
        </mn> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>According to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-24">
     [24]
    </xref> (Lemma 2.1) with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and the positiveness of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       S 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       I 
     </mi> 
    </math>, we obtain that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ⋅ 
            </mo> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ⋅ 
            </mo> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ‖ 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Moreover, we have 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          lim 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        sup 
      </mi> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, which is independent of initial value. Then, it follows from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-24">
     [24]
    </xref> (Lemma 2.1) again that (2) holds. This completes the proof.</p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Threshold Dynamics</title>
   <p>In this section, we give the definition of the basic reproduction number and study the threshold dynamic behavior of system (1). To this end, we consider the following elliptic system:</p>
   <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> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0. 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (3)</p>
   <p>By the standard method of upper and lower solution, we know that (3) admits a positive solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        ^ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math>, and thus 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a Disease-Free Equilibrium (DFE) of system (1). Linearizing the system at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and we obtain the following system:</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ⋅ 
            </mo> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (4)</p>
   <p>Denote the initial infection distribution is represented by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Due to the combined effects of individual movement and outflow, the distribution of infected individuals at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       t 
     </mi> 
    </math> is denoted by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Therefore, the distribution function of new infections after time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       t 
     </mi> 
    </math> is denoted by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Therefore, the distribution of the total number of new infections is denoted by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Let</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Following the results in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-5">
     [5]
    </xref>, we define the basic reproduction number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the spectral radius of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       L 
     </mi> 
    </math>. Moreover, the variational expression of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is denoted by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mtext>
          sup 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ≠ 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mtext>
           Ω 
         </mtext> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mtext>
               Ω 
             </mtext> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <msup> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mtext>
               Ω 
             </mtext> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  d 
                </mi> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
               </msub> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ∇ 
                   </mo> 
                   <mi>
                     φ 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  φ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>From the above variational expression, it can be seen that the basic production number depends not only on the diffusion coefficient 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> but also on the saturation rate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math> of susceptible.</p>
   <p>Substituting 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        ξ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mi>
        ζ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> into (4), we obtain the following eigenvalue problem:</p>
   <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> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mtext>
              Δ 
            </mtext> 
            <mi>
              ξ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              ξ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              ξ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                ζ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              ξ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mi>
              ξ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mtext>
              Δ 
            </mtext> 
            <mi>
              ζ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mi>
              ζ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              ζ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mi>
              ζ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ξ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ζ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0. 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> be the eigenvalue and the corresponding eigenfunction of the following equation:</p>
   <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> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (5)</p>
   <p>Then, we have the following properties:</p>
   <p>Lemma 2. For 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, the following conclusion holds:</p>
   <p>1) For any 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is a decreasing function of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>2) 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> has the same sign with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>3) 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mtext>
          max 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mtext>
          Ω 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>4) 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>5) If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> for all 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>6) If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> changes the sign for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then there exists a threshold 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msubsup> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> such that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The proof of this lemma is similar with <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-25">
     [25]
    </xref> (Lemma 2.3), thus, we omit it here. We also present the local stability of the disease-free equilibrium here without proof.</p>
   <p>Lemma 3. If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then the disease-free equilibrium 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is locally asymptotically stable; If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is unstable.</p>
   <p>Now, we establish the threshold dynamics of system (1).</p>
   <p>Theorem 4. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> be the solution of system (1), then we have:</p>
   <p>1) If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then the disease-free equilibrium 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is globally asymptotically stable;</p>
   <p>2) If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then exists a constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> independent of the initial value, such that any solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of (1) satisfies</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          lim 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        inf 
      </mi> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          lim 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        inf 
      </mi> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>In addition, system (1) has at least one endemic equilibrium.</p>
   <p>Proof. According to the first Equation of (1), we have</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ≤ 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              ≥ 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>By the comparison principle, we can get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        ˜ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> is the solution of the following equation:</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (6)</p>
   <p>It then follows from <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-17">
     [17]
    </xref> (Lemma 1) that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          lim 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        sup 
      </mi> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          lim 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        sup 
      </mi> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         ˜ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        uniformly 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        for 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        all 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>For any small constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, there exist a 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (7)</p>
   <p>If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. By applying (b) of Lemma (2), we know that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> be the principal eigenvalue of (5) by replacing 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> be the corresponding eigenfunction. Choose 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> such that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           δ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Therefore, according to the second equation of (1) and (7), we can get that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       I 
     </mi> 
    </math> satisfies</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              ≤ 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 δ 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mi>
                   δ 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>It is easy to verify that the following system</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                δ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mi>
                  δ 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msub> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>has a positive solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is a positive constant and satisfies that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Then, the comparison principle indicates that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Thus, we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        uniformly 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        on 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        as 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Therefore, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       S 
     </mi> 
    </math> satisfies system (6) for all 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Therefore, we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          lim 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        uniformly 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        for 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        all 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>By Lemma (3), we know that the disease-free equilibrium 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is locally asymptotically stable. As a result, the disease-free equilibrium 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is globally asymptotically stable.</p>
   <p>If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           Ω 
         </mtext> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ϕ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ϕ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           ϕ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <menclose notation="updiagonalstrike"> 
         <mo>
           ≡ 
         </mo> 
        </menclose> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        \ 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ϕ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ϕ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           ϕ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          ≡ 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>For 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the unique solution of (4) when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mo>
        ∂ 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≡ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> for all 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and thus 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> satisfies (6). Then, we know that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        uniformly 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        on 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        as 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Next, we show that there exists a positive constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        ¯ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> such that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mtext>
          lim 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mtext>
        sup 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ‖ 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (8)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Assume by contradiction that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mtext>
          lim 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mtext>
        sup 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            Φ 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
     </mrow> 
    </math>, then there exists a large positive constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, such that for all 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Ω 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, by Lemma (2) (b), we have 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Then, there exists an sufficiently small positive constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mo>
        ¯ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> such that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with the corresponding eigenfunction 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> satisfy</p>
   <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> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   η 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ¯ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   η 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ¯ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 η 
               </mi> 
               <mo>
                 ¯ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Then, we know that the following system</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                w 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   η 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ¯ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mi>
                w 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   η 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ¯ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                w 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>has a solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        w 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            η 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       δ 
     </mi> 
    </math> is a positive constant. From the second equation of system (1), we see that</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              ≥ 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   η 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ¯ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   η 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ¯ 
                 </mo> 
                </mover> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Therefore, we choose a sufficiently small 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       δ 
     </mi> 
    </math> such that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and by the comparison principle, we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        w 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           * 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            η 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Since 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, we see 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> uniformly on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        Ω 
      </mi> 
      <mo>
        ¯ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math>. This contradicts Theorem (1), and thus (8) hold. Hence, the conclusions of <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-26">
     [26]
    </xref> can prove the results of (2).</p>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Existence of the Endemic Equilibrium</title>
   <p>Next, we show the existence and stability of the endemic equilibrium in homogeneous case. We consider the following model:</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (9)</p>
   <p>Obviously, we see that 
    <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> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≜ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the disease-free equilibrium of system (9). Linearizing system (9) at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> yields</p>
   <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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Then, by <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-5">
     [5]
    </xref> (Theorem 3.4), we get the basic reproduction number</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ℛ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        V 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Theorem 5. If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ℛ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is globally asymptotically stable. If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ℛ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then (9) is uniform persistent.</p>
   <p>Next, we explore the existence and stability of positive solutions of system (9). From the second equation of (9), we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       I 
     </mi> 
    </math> satisfies</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <msup> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <msup> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Since 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ℛ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, we easily verify that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Let</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>then the derivative of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with respect 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       I 
     </mi> 
    </math> is as follows:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>We can easily know that the roots of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> are</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msqrt> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          ** 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msqrt> 
         <mtext>
           Δ 
         </mtext> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <msubsup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msubsup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mn>
        12 
      </mn> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Now, we obtain the following results about the positive solution of the system (9).</p>
   <p>Theorem 6. The positive solutions of the system (9) are as follows:</p>
   <p>1) If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then system (9) has a unique positive solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>2) If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, that is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          ** 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then system (9) has a unique positive solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>3) If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then there are two cases hold.</p>
   <p>a) If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            ** 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then system (9) has a unique positive solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>; If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mtext>
           * 
         </mtext> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            ** 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then system (9) has three positive solutions denoted as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>;</p>
   <p>b) If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then system (9) has a unique positive solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           7 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           7 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>
    <xref ref-type="fig" rid="fig1">
     Figure 1
    </xref> shows the intuitive result.</p>
   <p>Now, we investigate the stability of the positive solution, without loss of generality, we take 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> as an example. Linearizing system (9) at the positive solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for example,</p>
   <fig id="fig1" position="float">
    <label>Figure 1</label>
    <caption>
     <title>Figure 1. The existence of the positive solution 

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

      </math>.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724002-rId492.jpeg?20250214020012" />
   </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> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                  <mi>
                    α 
                  </mi> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     S 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                  <mi>
                    α 
                  </mi> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     S 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              &gt; 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The Jacobian matrix of the model (9) at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        J 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                  <mi>
                    α 
                  </mi> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     S 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                  <mi>
                    α 
                  </mi> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     S 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Then, the characteristic equation of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       J 
     </mi> 
    </math> is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtable> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <mrow> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <mn>
                      1 
                    </mn> 
                    <mo>
                      + 
                    </mo> 
                    <mi>
                      α 
                    </mi> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       S 
                     </mi> 
                     <mn>
                       1 
                     </mn> 
                    </msub> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
              <msub> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <msub> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mi>
                  α 
                </mi> 
                <msub> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <msup> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <mn>
                      1 
                    </mn> 
                    <mo>
                      + 
                    </mo> 
                    <mi>
                      α 
                    </mi> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       S 
                     </mi> 
                     <mn>
                       1 
                     </mn> 
                    </msub> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msup> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
            </mtd> 
            <mtd> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <msub> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mi>
                  α 
                </mi> 
                <msub> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
              <msub> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mtd> 
           </mtr> 
          </mtable> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0. 
        </mn> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Let</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
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        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
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         A 
       </mi> 
       <mn>
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      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
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        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
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        , 
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    </math> (10)</p>
   <p>where</p>
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          = 
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          − 
        </mo> 
        <mrow> 
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           ( 
         </mo> 
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             d 
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           </mi> 
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            + 
          </mo> 
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           <mi>
             d 
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             I 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
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           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
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           k 
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        </msup> 
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          + 
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          θ 
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        <mo>
          − 
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        <mo>
          + 
        </mo> 
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          c 
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           I 
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          = 
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             I 
           </mi> 
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          </msub> 
          <mo>
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                 ) 
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          </mfrac> 
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            − 
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            σ 
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            − 
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             S 
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        </mtext> 
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        </mtext> 
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        </mtext> 
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        </mtext> 
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        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
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        </mtext> 
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          + 
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          c 
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           S 
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         <mn>
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         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
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        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <msubsup> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             S 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <msubsup> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
        </msub> 
        <msup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>According to the Routh-Hurwitz criterion, the necessary and sufficient condition for the roots of Equation (10) have negative real parts is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        for 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        all 
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msup> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>However, for some large 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, we have 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Therefore, the positive solution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is unstable.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Influence of Vaccination Rate and the Saturation Rate on 

    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
      <msub> 
   
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
    
        <mi>
         
     R
    
        </mi>
   
       </mstyle> 
   
       <mn>
        
    0
   
       </mn> 
  
      </msub> 
 
     </mrow>

    </math></title>
   <p>In this section, we study the effect of the vaccination rate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> and the saturation rate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math> on the basic reproduction number.</p>
   <p>Since 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> be the eigenvalue and the corresponding eigenvalue function of the following equation:</p>
   <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> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msup> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 ψ 
               </mi> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>then by <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140557-5">
     [5]
    </xref> (Theorem 3.2]), we have</p>
   <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> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              Δ 
            </mi> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mfrac> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mo>
               * 
             </mo> 
            </msup> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 ψ 
               </mi> 
               <mo>
                 * 
               </mo> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <mi>
              Ω 
            </mi> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (11)</p>
   <p>Theorem 7. Fix 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        α 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is strictly decreasing function of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>Proof. Taking the derivative of both sides of Equation (11) with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math>, and denote 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> the derivative of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        ^ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math>, respectively. Then, we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mtext>
                  Δ 
                </mtext> 
                <msup> 
                 <mi>
                   ψ 
                 </mi> 
                 <mtext>
                   * 
                 </mtext> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mtext>
               * 
             </mtext> 
            </msubsup> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
                <mo>
                  ' 
                </mo> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mtext>
               * 
             </mtext> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msubsup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mtext>
               * 
             </mtext> 
            </msubsup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                  <mi>
                    α 
                  </mi> 
                  <mover accent="true"> 
                   <mi>
                     S 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ^ 
                   </mo> 
                  </mover> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mtext>
               * 
             </mtext> 
            </msup> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 ψ 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
               <mtext>
                 * 
               </mtext> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (12)</p>
   <p>Multiplying both sides of Equation (12) by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, and integrating it over 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math>, then we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Δ 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  ψ 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msup> 
           <msubsup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mo>
              * 
            </mo> 
           </msubsup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <msup> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
             <msup> 
              <mrow /> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <msup> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msup> 
             <msubsup> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
              <mo>
                * 
              </mo> 
             </msubsup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <msub> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   S 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mi>
                  θ 
                </mi> 
               </msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  ψ 
                </mi> 
                <mo>
                  * 
                </mo> 
               </msup> 
               <msup> 
                <mrow /> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <mi>
                     α 
                   </mi> 
                   <mover accent="true"> 
                    <mi>
                      S 
                    </mi> 
                    <mo>
                      ^ 
                    </mo> 
                   </mover> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (13)</p>
   <p>Multiplying both sides of Equation (11) by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, and integrate it over 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math>, then</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> (14)</p>
   <p>Subtracting (14) from (13), then we obtain</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mtext>
            * 
          </mtext> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow /> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mtext>
            * 
          </mtext> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow /> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>and thus</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   α 
                 </mi> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    S 
                  </mi> 
                  <mo>
                    ^ 
                  </mo> 
                 </mover> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow /> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             Ω 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow /> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Since 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        ^ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> satisfies the system (3), we know that it is strictly monotonically decreasing with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math>. Hence, we have 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Therefore, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, that is, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is strictly monotonically decreasing function of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math>. The result shows that increasing the vaccination rate of susceptible is an effective measure for controlling the disease.</p>
   <p>Theorem 8. Fix 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> then 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is strictly decreasing function of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>Proof. Taking the derivative of both sides of Equation (11) with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math>, and denote 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> the derivative of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        ^ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math>, respectively. Then, we have</p>
   <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> 
            <msub> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mtext>
                Δ 
              </mtext> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 ψ 
               </mi> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
               <mtext>
                 * 
               </mtext> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msubsup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mtext>
               * 
             </mtext> 
            </msubsup> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mo>
                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mtext>
               * 
             </mtext> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msup> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                  <mi>
                    α 
                  </mi> 
                  <mover accent="true"> 
                   <mi>
                     S 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ^ 
                   </mo> 
                  </mover> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mtext>
               * 
             </mtext> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msubsup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mtext>
               * 
             </mtext> 
            </msubsup> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 ψ 
               </mi> 
               <mtext>
                 * 
               </mtext> 
              </msup> 
              <msup> 
               <mrow /> 
               <mo>
                 ′ 
               </mo> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mi>
                ν 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0. 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (15)</p>
   <p>Multiplying both sides of Equation (15) by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, and integrate it over 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math>, then we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 Δ 
               </mtext> 
               <msup> 
                <mi>
                  ψ 
                </mi> 
                <mtext>
                  * 
                </mtext> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msubsup> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow /> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   α 
                 </mi> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    S 
                  </mi> 
                  <mo>
                    ^ 
                  </mo> 
                 </mover> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow /> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msubsup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msubsup> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (16)</p>
   <p>Multiplying both sides of Equation (11) by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mtext>
         * 
       </mtext> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math>, and integrate it over 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math>, then</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> (17)</p>
   <p>Subtracting (17) from (16), we obtain</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mtext>
            * 
          </mtext> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow /> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               S 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            ψ 
          </mi> 
          <mtext>
            * 
          </mtext> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow /> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Hence, we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <mi>
                   α 
                 </mi> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    S 
                  </mi> 
                  <mo>
                    ^ 
                  </mo> 
                 </mover> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow /> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mi>
              ψ 
            </mi> 
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow /> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Therefore, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, which implies that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is strictly decreasing with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math>.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>6. Numerical Simulation</title>
   <p>In this section, we will show some numerical simulation results to support the above research.</p>
   <p>First, we take the parameter as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.9 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.8 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.05 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        α 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.35 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then we obtain the disease-free equilibrium of the system (1) when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.92106 
      </mn> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> (see <xref ref-type="fig" rid="fig2">
     Figure 2
    </xref>).</p>
   <fig-group id="fig2" position="float">
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>(a)--(b)--Figure 2. Solution S and I when R 0 &lt;1 .</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724002-rId631.jpeg?20250214020013" />
    </fig>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>(a)--(b)--Figure 2. Solution S and I when R 0 &lt;1 .</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724002-rId632.jpeg?20250214020013" />
    </fig>
   </fig-group>
   <p>From <xref ref-type="fig" rid="fig2">
     Figure 2
    </xref>, we can find that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> tends to be a constant and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> approaches 0 as time increases. Thus, the disease-free equilibrium is globally asymptotically stable. From the biological point of view, when the basic reproduction number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, the disease eventually dies out (see <xref ref-type="fig" rid="fig2">
     Figure 2
    </xref>).</p>
   <p>Next, let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and other parameters remain unchanged. Then, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.3158 
      </mn> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and system (1) is uniform persistent.</p>
   <p>We can see from <xref ref-type="fig" rid="fig3">
     Figure 3
    </xref> that the susceptible individual 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and infected 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> eventually tend to positive value. In other words, the disease will always exist when the basic reproduction number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <fig-group id="fig3" position="float">
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>(a)--(b)--Figure 3. Solution S and I when R 0 &gt;1 .</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724002-rId655.jpeg?20250214020013" />
    </fig>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>(a)--(b)--Figure 3. Solution S and I when R 0 &gt;1 .</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724002-rId656.jpeg?20250214020013" />
    </fig>
   </fig-group>
   <p>Finally, we study the effects of the vaccination rate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> and saturated incidence rate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math> on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. <xref ref-type="fig" rid="fig4">
     Figure 4
    </xref> shows that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> drop below 1 with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math> increase, which implies that we can control the disease by increasing the vaccination rate and saturated incidence rate.</p>
   <fig-group id="fig4" position="float">
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>(a)--(b)--Figure 4. Variation of R 0 with respect to parameters.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724002-rId673.jpeg?20250214020012" />
    </fig>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>(a)--(b)--Figure 4. Variation of R 0 with respect to parameters.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724002-rId674.jpeg?20250214020013" />
    </fig>
   </fig-group>
  </sec><sec id="s7">
   <title>7. Conclusions</title>
   <p>This article investigates an SIR reaction-diffusion infectious disease model with saturation rate and vaccination in heterogeneous environments. Firstly, we prove the well-posedness of the system. Secondly, we define the basic reproduction number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and present its properties when the diffusion rate goes to 0 and infinity. Moreover, we establish the threshold dynamics of the system in terms of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, specifically, the disease-free equilibrium is globally asymptotically stable when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and the system is uniformly persistent when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Thirdly, we study the existence and stability of the homogeneous system and obtain different cases of the positive solution. Fourthly, we discuss the impact of vaccination rate and saturation rate on 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. The results of Theorems 7 and 8 indicate that increasing vaccination rate and saturation rate of susceptible individuals can promote disease disappear. Finally, we use numerical simulation to show the disease-free steady state and uniform persistence of the system. We also present the variation of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> with respect to the model parameters and obtain the interesting biological conclusion.</p>
   <p>The SIR model with vaccination and saturation effects studied in this article can better describe the transmission mechanism of infectious diseases. From the results of this paper, we can give more effective control measures to eradicate infectious diseases, such as increasing vaccination coverage rate or increasing the saturation rate of susceptible. The difficult work of the globally asymptotic stability of endemic equilibrium of homogeneous system will be discussed in further work.</p>
  </sec><sec id="s8">
   <title>Acknowledgements</title>
   <p>This research was supported by the National Natural Science Foundation of China (NSFC 12301634).</p>
  </sec>
 </body><back>
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