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    jamp
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    <journal-title>
     Journal of Applied Mathematics and Physics
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2327-4352
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2327-4379
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jamp.2025.138146
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   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    jamp-144875
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     <subject>
      Articles
     </subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    The Spreading Profile for an Emerging Infectious Disease and Its Resemblance to the KdV Solution
   </title-group>
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    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Zach
      </surname>
      <given-names>
       Fendler
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Valipuram S.
      </surname>
      <given-names>
       Manoranjan
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
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    <addr-line>
     aDepartment of Mathematics, Washington State University, Pullman, USA
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   <pub-date pub-type="epub">
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     08
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     08
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    <year>
     2025
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   </pub-date> 
   <volume>
    13
   </volume> 
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    08
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    2578
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   <lpage>
    2592
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   <history>
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      6,
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      June
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      2025
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      15,
     </day>
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      June
     </month>
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      2025
     </year> 
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    <date date-type="accepted">
     <day>
      15,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
     <year>
      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>
    Modern times have shown that understanding infectious diseases is imperative to our survival. In this study, we gain an understanding of the SIR model for novel or emerging infectious diseases by deriving time-dependent solutions for the spreading profiles using a second-order approximation. We noticed that we got a solution that resembles the well-known soliton solution of the Korteweg-de Vries (KdV) equation. The KdV equation is a deterministic nonlinear partial differential equation that possesses a solitary wave solution known as a soliton. Using phase portrait analysis, we can show that the graphical time profile of the number of infected in the SIR model is qualitatively the same as the KdV wave profile.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     SIR Model
    </kwd> 
    <kwd>
      Second-Order Approximation
    </kwd> 
    <kwd>
      Korteweg-de Vries Equation
    </kwd> 
    <kwd>
      Nonlinear PDE
    </kwd> 
    <kwd>
      Solitary Wave
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Disease dynamics is the study of how an infectious disease behaves in a population over time. One such model separates a population into three compartments: susceptible to infection, infected, and removed. In the classical model, the removed population is assumed to consist of those who have one of the following statuses:</p>
   <p>1) Survived the infection and is immune.</p>
   <p>2) Did not survive the infection (death).</p>
   <p>3) Quarantined and in recovery.</p>
   <p>4) Vaccinated.</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-"></xref>The change in the number of susceptible 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, infected 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and removed 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with respect to time in this model can be described by the following system of equations.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>(1)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <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> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>(2)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(3)</p>
   <p>It is assumed that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       N 
     </mi> 
    </math> is a constant representing the entire population. The constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       β 
     </mi> 
    </math> is the likelihood of contracting the infection from adequate contact and the constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       γ 
     </mi> 
    </math> represents the recovery rate in number of days <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-1">
     [1]
    </xref>. This classical form of the SIR model originated from the seminal papers of Ross and Ross and Hudson in 1916-1917. Yet, it was Kermack and McKendrick in 1927-1932 that provided the fundamental contributions towards its application <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-2">
     [2]
    </xref>. The SIR model describes the transmission of infectious diseases between susceptible and infected individuals and provides the basic framework for almost all subsequent epidemic models <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-3">
     [3]
    </xref>.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-"></xref>2. Disease Model at the Early Stages</title>
   <p>We are interested in deriving solutions with respect to time. To accomplish this, we use the approach of small perturbations in time for a good approximation of the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> solutions. In reality, this means we are looking at the early stages of the onset of the disease. Now, dividing (1) by (3) and using separation of variables, we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Integrating,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ln 
      </mi> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        ln 
      </mi> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       K 
     </mi> 
    </math> is an arbitrary constant from integration. Our assumption in this paper is that we are dealing with a novel or emerging infectious disease. One implication of this assumption is that at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Then at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> the number of susceptibles is equal to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       K 
     </mi> 
    </math>. So,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(4)</p>
   <p>Now, using the second order series expansion of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mo>
              ! 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(5)</p>
   <p>Here, we are assuming the efficacy of our second-order model only when the number of removed is small. That is, as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       R 
     </mi> 
    </math> gets larger in the function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, our second-order approximation becomes less reliable.</p>
   <sec id="s2_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-"></xref>2.1. Deriving Time-Dependent Solutions</title>
    <p>We will use the system of differential equations to derive 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> as a function of time. Then we will use 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> to find 
     <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> as functions of time. From Equations (1), (2) and (3) we have:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>(6)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>(7)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>(8)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(9)</p>
    <p>Differentiating (9) with respect to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        t 
      </mi> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(10)</p>
    <p>Then, we substitute from Equations (6)-(10) to get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <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> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The above simplifies to</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and integrating once to get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        Q 
      </mi> 
     </math> is the constant of integration. Let 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>. Using separation of variables,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              Q 
            </mi> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>If we write 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, then</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Using partial fractions and integrating, we have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             [ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ] 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ln 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ln 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Simplifying,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mtext>
          e 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and solving for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> to obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        G 
      </mi> 
     </math> is the constant of integration and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. We can derive 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        S 
      </mi> 
     </math> from (10) using 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        R 
      </mi> 
     </math> to get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               ! 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mo>
                  ˜ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mo>
                  ˜ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mfrac> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>. Note that 
     <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> is not the recovered function at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <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> is referred to as the basic reproduction number and it represents the number of individuals that an infected person infects during the infectious period, when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> the disease will spread <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-4">
      [4]
     </xref>. Let 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. Then, we use (3) to find 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        I 
      </mi> 
     </math> as a function of time</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mi>
                 μ 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mo>
                  ^ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sech 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>for some constant 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        G 
      </mi> 
     </math>. We arrive at our SIR model with second-order approximated solutions as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (11)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mo>
                  ˜ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
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               + 
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             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
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               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
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                    1 
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                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
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                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
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               </mi> 
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                 − 
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                  ˜ 
                </mo> 
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             </msup> 
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           </mfrac> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
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     </math> (12)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <msup> 
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           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
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           </mrow> 
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          <mn>
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         <mi>
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       </mfrac> 
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        </mo> 
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              ( 
            </mo> 
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             F 
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             t 
           </mi> 
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          <mn>
            2 
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         </mfrac> 
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           − 
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            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(13)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
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         <msub> 
          <mi>
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            1 
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            e 
          </mtext> 
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            <mo>
              ( 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
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           <mover accent="true"> 
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              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
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          <mn>
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          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
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         <mn>
           1 
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         <mo>
           + 
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         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
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              ) 
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           </mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              G 
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              ˜ 
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           </mover> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>(14)</p>
    <p>and constants</p>
    <p>
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        </mstyle> 
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        <mi>
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        </mi> 
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        <mi>
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        </mi> 
       </mfrac> 
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     </math>(15)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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         = 
       </mo> 
       <msub> 
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         − 
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       <mi>
         γ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>(16)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
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          <mn>
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         </msub> 
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         </msup> 
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         <mn>
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         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>(17)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mo>
          ^ 
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         = 
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       <mfrac> 
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           G 
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         = 
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       <mfrac> 
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            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
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            λ 
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            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>(18)</p>
    <p>with 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        Q 
      </mi> 
     </math> a constant of integration and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are roots to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-"></xref>2.2. Long-Term Behavior of the Time-Dependent Solutions</title>
    <p>With the second-order approximated solutions for the disease model derived, we can investigate how the functions behave over time. Understanding what happens in the long-term may give us insight into the impact the disease will have on the population. First, we must rearrange 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> for exponential decay over time, like so</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>then as 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            e 
          </mtext> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(19)</p>
    <p>Starting with Equation (11)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
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             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
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                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
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                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mo>
                  ˜ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mo>
                  ˜ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which can be re-written as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
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            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mo>
                  ˜ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  G 
                </mi> 
                <mo>
                  ˜ 
                </mo> 
               </mover> 
              </mrow> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  [ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      λ 
                    </mi> 
                    <mn>
                      1 
                    </mn> 
                   </msub> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      λ 
                    </mi> 
                    <mn>
                      2 
                    </mn> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   F 
                 </mi> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    G 
                  </mi> 
                  <mo>
                    ˜ 
                  </mo> 
                 </mover> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ] 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  [ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      λ 
                    </mi> 
                    <mn>
                      1 
                    </mn> 
                   </msub> 
                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      λ 
                    </mi> 
                    <mn>
                      2 
                    </mn> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   F 
                 </mi> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    G 
                  </mi> 
                  <mo>
                    ˜ 
                  </mo> 
                 </mover> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ] 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and taking time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> to get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mtext>
              e 
            </mtext> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mtext>
                e 
              </mtext> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </msup> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(20)</p>
    <p>So, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> estimate the number of people in the removed and susceptible categories respectively at the end of the disease epidemic. Because the infected function is in hyperbolic secant squared form, we know that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. This implies that the disease dies out in the long run. Furthermore, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_3">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-"></xref>2.3. Determining Constants</title>
    <p>Understanding how the starting number of infected and recovered can influence the behavior of a disease is one of the primary goals of this paper. To gain some insight, we investigate the values of constants 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        Q 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        G 
      </mi> 
     </math>.</p>
    <p>Consider 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>At time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Using Equation (3) with the form of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> above,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>So 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        Q 
      </mi> 
     </math> simply relies upon the starting number of infected and the rate of recovery. Investigating 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        G 
      </mi> 
     </math>, we use Equation (13) at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
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               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
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            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
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         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
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        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
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           sech 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
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          ( 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
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         <mn>
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          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
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              <mi>
                λ 
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               + 
             </mo> 
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              </mi> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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          <mn>
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        </mo> 
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         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
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     </math></p>
    <p>which becomes</p>
    <p>
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            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
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            ( 
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                 γ 
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                      1 
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                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
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                      2 
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            ) 
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         </mrow> 
        </mtd> 
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         <mo>
           = 
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          </mtext> 
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             − 
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         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
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           <msqrt> 
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                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  γ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mn>
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               </msub> 
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                  β 
                </mi> 
                <mn>
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                </mn> 
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               <msup> 
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                 <mrow> 
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                    ( 
                  </mo> 
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                    <mi>
                      λ 
                    </mi> 
                    <mn>
                      1 
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                   <mo>
                     + 
                   </mo> 
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                    <mi>
                      λ 
                    </mi> 
                    <mn>
                      2 
                    </mn> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
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             </mfrac> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
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       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
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        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           sech 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
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               4 
             </mn> 
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              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
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                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Notice that the horizontal shift of the infected solution depends on the initial conditions of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_4">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-"></xref>2.4. Finding Peak Data</title>
    <p>Our goal is that, when given a starting value for infected individuals at time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we can find at what time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> we get the maximum infected 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Having a predictive model would allow health professionals to be proactive toward an emerging disease in the early stages.</p>
    <p>Recall the following equation and its result.</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            Q 
          </mi> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Matching coefficients from above, we see that</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>(21)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(22)</p>
    <p>Now recall the infected solution Equation (13). The peak of infection 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> occurs when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           sech 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, then</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sech 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Now notice</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Then, substituting in Equations (21) and (22),</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           Q 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We now have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             Q 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(23)</p>
    <p>Substituting in for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> note that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mfrac> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we find the maximum infected as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              D 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             max 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                </mstyle> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                </mstyle> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                </mstyle> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <msup> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                </mstyle> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>becoming</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(24)</p>
    <p>Now we can determine the maximum infected using Equation (24) with initial values and the basic reproduction number 
     <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>. Furthermore, we see that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> has an additive effect on 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           max 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. For finding time 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, we solve for when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           sech 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>that is, when 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Then</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           sech 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Therefore, using our solution, we can estimate the maximum number of infected and when that occurs. Using Equations (11)-(14), we get the graph in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref>. This illustrates the second-order approximated solutions for the SIR model with the COVID ancestral strain basic reproduction number 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.71 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-5">
      [5]
     </xref>. In <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref>, we compare infected solutions with different COVID variants’ basic reproduction numbers (<xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref>).</p>
   </sec>
   <sec id="s2_5">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-"></xref>2.5. A Link to the KdV Equation</title>
    <p>Looking a little deeper into the infected solution, we notice that if we can write the following equation</p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>Figure 1. SIR solutions based on second-order approximation.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724228-rId305.jpeg?20250818030159" />
    </fig>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>Figure 2. Infected solutions for different COVID variants.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724228-rId306.jpeg?20250818030159" />
    </fig>
    <table-wrap id="table1">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table1">
       Table 1
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-"></xref>Table 1. COVID case study with basic reproduction numbers and peak data <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-5">
        [5]
       </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-7">
        [7]
       </xref>.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">Variation</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center"> 
         <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">Time of Peak</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">Peak Value</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">Ancestral</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">2.71</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">73.55</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">1990</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">Delta</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">5.08</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">32.48</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">3225</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">Omicron</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">8.20</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">18.75</p></td> 
       <td class="acenter" width="22.81%"><p style="text-align:center">3854</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(25)</p>
    <p>then we get a form that reminds us of the Korteweg-de Vries (KdV) equation. The KdV equation is a nonlinear partial differential equation that models long wave motion in shallow water. Because of a delicate balance between dispersion and nonlinearity this equation is known to posses a special solution called soliton.</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           sech 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
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    <p>
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          I 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
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          F 
        </mi> 
        <mn>
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           <mrow> 
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              ( 
            </mo> 
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               + 
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              </mi> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
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          <mn>
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         </msup> 
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        <mrow> 
         <mn>
           16 
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         <msup> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mn>
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          </mn> 
         </msup> 
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          ( 
        </mo> 
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         <mfrac> 
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           <mrow> 
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              ( 
            </mo> 
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             <msub> 
              <mi>
                λ 
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               + 
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              </mi> 
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            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
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    <p>
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            I 
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          <mo>
            ″ 
          </mo> 
         </msup> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
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           <mo>
             − 
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            <mi>
              F 
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                ( 
              </mo> 
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                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
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                 + 
               </mo> 
               <msub> 
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                </mi> 
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                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
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          <mrow> 
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           <mi>
             γ 
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          </mrow> 
         </mfrac> 
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          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
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            </mrow> 
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              ( 
            </mo> 
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             <mfrac> 
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                  ( 
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                    λ 
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                    1 
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                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 F 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
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             </mfrac> 
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               − 
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             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
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              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
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           <mn>
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            </mrow> 
            <mn>
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           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mrow> 
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                  ( 
                </mo> 
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                    λ 
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                    1 
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                   + 
                 </mo> 
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                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
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                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
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                 F 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Let 
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       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> to simplify some notation, then</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            sech 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             16 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            sech 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mi>
               sech 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mi>
               sech 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>factoring to obtain</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            sech 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            sech 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>What’s inside the brackets must equal zero resulting in the following system:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Solving this system, we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>(26)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(27)</p>
    <p>One form of the KdV equation is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>(28)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        v 
      </mi> 
     </math> is a constant (see Appendix for derivation). Comparing with (28)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>we set 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Now,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Further, recall 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> so 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        b 
      </mi> 
     </math> becomes</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            S 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Again, comparing with Equation (32),</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        a 
      </mi> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msup> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 S 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <msup> 
               <mi>
                 β 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  S 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <msup> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               36 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msup> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                12 
              </mn> 
              <mi>
                γ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           . 
         </mo> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Therefore, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               12 
             </mn> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> when compared to Equation (25). Finally,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               12 
             </mn> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>(29)</p>
    <p>This satisfies the condition of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> in front of the 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> verifying the resemblance</p>
    <p>to the KdV form in Equation (28). It is well known that the solution for the KdV is also in hyperbolic secant squared form. However, there is an important distinction between Equations (28) and (29). In (28), the independent variable is the traveling wave coordinate z which is given by x − vt and in (29), the independent variable is just time t. Therefore, in a transformed space z, the wave profile for the infected could be thought of as traveling with a speed v.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-"></xref>3. Conclusion</title>
   <p>With this second-order approximation for SIR solutions, we can get an estimate of the behavior of a novel or emerging disease. In particular, the infected solution that we obtain provides data on the disease. Data that will be valuable to health professionals preparing for the disease outbreak. Further, we can do real-time analysis to keep an updated estimate of the disease behavior. Such an application would look like:</p>
   <p>At the beginning of a novel or emergent disease breakout, we have 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       t 
     </mi> 
    </math>. After some small but arbitrary amount of days, we have 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          old 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          new 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          old 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          elapsed 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. The updated 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> system becomes</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          new 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          old 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          elapsed 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          new 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          old 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          elapsed 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          new 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          old 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          elapsed 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>A process that can be repeated as data is reported and updated during the disease breakout.</p>
   <p>It should be noted that our approximate solution will become unreliable when the principal error associated with the second-order approximation becomes larger. For example, if one wants the principal error to be less than 10<sup>(</sup><sup>−</sup><sup>n)</sup>, then provided the number of removed R is less than 1.82 (S<sub>0</sub>/R<sub>0</sub>)10<sup>(</sup><sup>−</sup><sup>n/3)</sup>, the approximate solution could be considered reliable. It will be up to the healthcare professional or user to choose the exponent n, depending on the accuracy they are looking for. Otherwise, further work could be done making use of third-order approximation or higher. It is somewhat interesting that the second-order solution for the infected resembles the soliton solution of the KdV equation.</p>
  </sec><sec id="s4">
   <title>Authors’ Contributions</title>
   <p>Both V.S. Manoranjan and Zachary Fendler contributed equally throughout the development of this paper. V.S. Manoranjan designed the problem and provided ideas, derivations, and edits to the manuscript. Zachary Fendler worked on derivations, and implementation using MATLAB, and wrote the manuscript. Both authors did the literature review.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>Appendix</title>
   <p>This appendix provides a derivation of the particular form of the KdV equation and its solution used in the paper.</p>
   <p>The KdV Equation</p>
   <p>The Korteweg-de Vries (KdV) equation is a well-known equation that models long waves in shallow water <xref ref-type="bibr" rid="scirp.144875-8">
     [8]
    </xref>. This equation can be written as</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>for some constant 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       k 
     </mi> 
    </math>. Then</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Due to the nature of the KdV equation, we know that at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ∞ 
     </mi> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. We are interested in the profile of this equation as the wave is moving with a constant speed 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       v 
     </mi> 
    </math> so let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Then</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mfrac> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mi>
          z 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0. 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Simplifying notation and integrating once, we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ″ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>(30)</p>
   <fig id="fig3" position="float">
    <label>Figure 3</label>
    <caption>
     <title>Figure A1. Phase portrait of infected solution.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724228-rId408.jpeg?20250818030200" />
   </fig>
   <p>Now let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        w 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and,</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        w 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>(31)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(32)</p>
   <p>This allows us to solve numerically in a phase portrait. We can see a homoclinic orbit in <xref ref-type="fig" rid="figA1">
     Figure A1
    </xref>.</p>
  </sec>
 </body><back>
  <ref-list>
   <title>References</title>
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    </mixed-citation>
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   <ref id="scirp.144875-ref2">
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