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Global Stability and Computational Analysis of a Nonlinear SIR Model with Vaccination, Waning Immunity, and Immune Boosting: Global Stability of a Nonlinear SIR Model with Vaccination

Título traducido de la contribución: Estabilidad global y análisis computacional de un modelo SIR no lineal con vacunación, disminución de la inmunidad y refuerzo inmunológico.: Estabilidad global de un modelo SIR no lineal con vacunación

Producción científica: Artículo CientíficoArtículo originalrevisión exhaustiva

Resumen

We propose and analyze a nonlinear SIR-type model incorporating vaccination,waning immunity, partial reinfection, and immune boosting within a demographi-cally regulated population. The transmission process follows a saturating incidencefunction accounting for behavioral adaptation, while the immunity dynamics dependon an infection-modulated effective waning rate. Analytical results establish well-posedness, positivity, and uniform boundedness of solutions, ensuring biologicalconsistency. The basic reproduction number Ro is derived via the next-generationmatrix method and determines the epidemic threshold. Local and global stabilityanalyses reveal that the disease-free equilibrium is globally asymptotically stablewhen Ro< 1, whereas a unique endemic equilibrium exists for Ro> 1. Numericalsimulations confirm the theoretical predictions and illustrate convergence toward theendemic equilibrium under various epidemiological conditions. The computationalanalysis highlights the combined effects of vaccination coverage, immune boosting,and partial reinfection on long-term epidemic persistence, offering quantitative in-sights for immunization strategies and disease control.
Título traducido de la contribuciónEstabilidad global y análisis computacional de un modelo SIR no lineal con vacunación, disminución de la inmunidad y refuerzo inmunológico.: Estabilidad global de un modelo SIR no lineal con vacunación
Idioma originalInglés estadounidense
Páginas (desde-hasta)170
-211
PublicaciónProyecciones
Volumen45
N.º2
DOI
EstadoPublicado - 15 may. 2026

Nota bibliográfica

N. Pino-Romero and E. F. Haya-Enríquez, “Global Stability and Computational Analysis of a Nonlinear SIR Model with Vaccination, Waning Immunity, and Immune Boosting”, Proyecciones (Antofagasta, On line), vol. 45, no. 2, pp. 170–211, May 2026, doi: 10.22199/issn.0717-6279-7082.

ODS de las Naciones Unidas

Este resultado contribuye a los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible

  1. ODS 3: Salud y bienestar
    ODS 3: Salud y bienestar
  2. ODS 4: Educación de calidad
    ODS 4: Educación de calidad

Palabras clave

  • Nonlinear SIR model
  • Vaccination and waning immunity
  • Reinfection and immune boosting
  • Li–Muldowney criterion

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