4.3 Titik Kesetimbangan
Dari sistem persamaan 4.7 akan dicari titik kesetimbangannya, sebagai berikut:
= +
− −
−
1
−
= 0, =
− −
= 0, =
+ 1
− −
−
= 0,
4.8
=
− −
= 0.
persamaan kedua dari 4.8 diperoleh −
−
= 0
⇔ − −
= 0
⇔
= 0 =
4.9 Untuk kasus i=0 .
Persamaan satu dari 4.7 menjadi :
= 0
⇔
+
− −
. 0
−
1
−
= 0
⇔
+
− −
1
−
= 0
⇔ −
+ 1
−
=
− − ⇔
= +
+ 1
−
……………….
Persamaan ketiga menjadi :
= 0
⇔
. 0 + 1
− −
−
= 0
⇔
1
− −
−
= 0
⇔
= 1
−
+ …………………………
Persamaan keempat menjadi :
= +
………………………………
⇔
= +
⇔
= +
…………………
Substitusikan persamaan ii ke iv, diperoleh :
1
−
+ =
+
⇔
= 1
−
+ +
…………………
Substitusikan persamaan v ke i, diperoleh :
= +
1
−
+ +
+ 1
− ⇔
= +
+ + 1
−
+ + + 1
− ⇔
+ + + 1
− −
1
−
= +
+
⇔
[ + + + 1
− −
1
−
] = +
+
⇔
= +
+ +
+ + 1
− −
1
− ⇔
= +
+ + +
+ 1
−
+ 1
−
………………
Substitusikan persamaan vi ke ii, diperoleh :
= 1
−
+ +
+ + + 1
− −
1
−
+
⇔
= 1
−
+ +
[ + + + 1
− −
1
−
] +
⇔
= 1
−
+ +
+ + 1
− −
1
− ⇔
= + 1
−
+ + + 1
−
+ 1
−
………………
Substitusikan persamaan vii ke iii, diperoleh :
= 1
−
+ +
+ + 1
− −
1
−
+
⇔
= 1
−
+ [
+ + + 1
− −
1
−
] +
⇔
= 1
−
+ + + 1
− −
1
− ⇔
= 1
−
+ + + 1
−
+ 1
−
……………………
Dengan demikian diperoleh titik kesetimbangan bebas penyakit
= , , , = , 0,
,
1
−
+ + + 1
−
+ 1
−
.
Selanjutnya untuk menentukan titik kesetimbangan endemik maka diansumsikan i
≠ 0. Misal
=
∗
,
∗
,
∗
,
∗
. Sehingga sistem 4.7 menjadi,
+
∗
−
∗
−
∗ ∗
−
1
−
∗
= 0
∗ ∗
−
∗
−
∗
= 0
∗
+ 1
−
∗
−
∗
−
∗
= 0
4.10
∗
−
∗
−
∗
= 0
Untuk kasus i ≠ 0, pada persamaan 4.9 jelas
∗
= …………… 1
Persamaan ketiga dari sistem 4.10 menjadi
∗
+ 1
− −
∗
+ = 0
⇔
∗
+ 1
−
∗
=
∗
+
⇔
∗
=
∗
+ 1
−
∗
+ ………………………. 2
Persamaan keempat menjadi
∗
−
∗
+ = 0
⇔
∗
+ =
∗
⇔
∗
=
∗
+ ……………………………………… 3
Substitusikan 2 ke persamaan 3, diperoleh:
∗
= [
∗
+ 1
−
∗
] + +
…………………………. . 4
Substitusikan 4 ke persamaan pertama pada 4.10, diperoleh:
+ [
∗
+ 1
−
∗
] + +
−
∗
−
∗ ∗
−
1
−
∗
= 0
⇔
+
∗
+ 1
−
∗
+ +
−
∗
−
∗ ∗
−
1
−
∗
= 0
⇔
∗
+ 1
−
∗
+ +
−
∗ ∗
=
∗
+ 1
−
∗
− ⇔
∗
+ 1
−
∗
−
∗ ∗
+ + + +
=
∗
+ 1
−
∗
−
⇔
∗
[
−
∗
+ + ] +
1
−
∗
= +
+ [
∗
+ 1
−
∗
− ]
⇔
∗
= + +
[
∗
+ 1
−
∗
−
]
−
1
−
∗
[
−
∗
+ + ]
⇔
∗
= + +
+ +
1
− +
−
−
1
− +
[
− +
+ + ]
⇔
∗
= + +
[
+ +
1
− +
−
]
−
1
− +
[
− +
+ + ]
⇔
∗
= + + [
−
+ +
1
−
] + 1
− +
+ +
+ +
………… 5
Substitusikan persamaan 5 ke persamaan 2, diperoleh:
∗
= 1
+ [ + +
+ +
] + +
[
−
+ + 1
−
] +
1
−
+ + 1
−
+ [ + + +
+ ]
Substitusikan persamaan 5 ke persamaan 4, diperoleh:
∗
= 1
+ + [ + + +
+ ]
+ + [
−
+ + 1
−
] + 1
−
+ + 1
−
+ +
+ +
+ .
Jadi diperoleh titik kesetimbangan endemik =
∗
,
∗
,
∗
,
∗
sebagai berikut:
∗
= +
,
∗
= + +
[
−
+ + 1
−
] + 1
−
+ + +
+ +
,
∗
= 1
+ [ + +
+ +
] + + [
−
+ + 1
−
] +
1
−
+ + 1
−
+ [ + + +
+ ]
∗
= 1
+ + [ + + +
+ ]
+ + [
−
+ + 1
−
] + 1
−
+ + 1
−
+ + +
+ +
.
4.4 Angka Rasio Reproduksi Dasar