<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">593421</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2020.593421</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Epidemics Forecast From SIR-Modeling, Verification and Calculated Effects of Lockdown and Lifting of Interventions</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Schlickeiser and Kr&#xf6;ger</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Epidemics Forecast From SIR-Modeling</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Schlickeiser</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Kr&#xf6;ger</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/73313/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<label>
<sup>1</sup>
</label>Institut f&#xfc;r Theoretische Physik, Lehrstuhl IV: Weltraum- und Astrophysik, Ruhr-Universit&#xe4;t Bochum, <addr-line>Bochum</addr-line>, <country>Germany</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<label>
<sup>2</sup>
</label>Institut f&#xfc;r Theoretische Physik und Astrophysik, Christian-Albrechts-Universit&#xe4;t zu Kiel, <addr-line>Kiel</addr-line>, <country>Germany</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<label>
<sup>3</sup>
</label>Polymer Physics, Department of Materials, ETH Zurich, <addr-line>Zurich</addr-line>, <country>Switzerland</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/578154/overview">Sen Pei</ext-link>, Columbia University, United States</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1065366/overview">Ming Tang</ext-link>, East China Normal University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1066862/overview">Jiannan Wang</ext-link>, Beihang University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: R. Schlickeiser, <email>rsch@tp4.ruhr-uni-bochum.de</email>; M. Kr&#xf6;ger, <email>mk@mat.ethz.ch</email>
</corresp>
<fn>
<p>This article was submitted to Social Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>20</day>
<month>01</month>
<year>2021</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2020</year>
</pub-date>
<volume>8</volume>
<elocation-id>593421</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>10</day>
<month>08</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>23</day>
<month>10</month>
<year>2020</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2021 Schlickeiser and Kr&#x00F6;ger.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Schlickeiser and Kr&#x00F6;ger</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Due to the current COVID-19 epidemic plague hitting the worldwide population it is of utmost medical, economical and societal interest to gain reliable predictions on the temporal evolution of the spreading of the infectious diseases in human populations. Of particular interest are the daily rates and cumulative number of new infections, as they are monitored in infected societies, and the influence of non-pharmaceutical interventions due to different lockdown measures as well as their subsequent lifting on these infections. Estimating quantitatively the influence of a later lifting of the interventions on the resulting increase in the case numbers is important to discriminate this increase from the onset of a second wave. The recently discovered new analytical solutions of Susceptible-Infectious-Recovered (SIR) model allow for such forecast. In particular, it is possible to test lockdown and lifting interventions because the new solutions hold for arbitrary time dependence of the infection rate. Here we present simple analytical approximations for the rate and cumulative number of new infections.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>coronavirus (2019-nCoV)</kwd>
<kwd>statistical analysis</kwd>
<kwd>pandemic spreading</kwd>
<kwd>time-dependent infection rate</kwd>
<kwd>parameter estimation</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<page-count count="0"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>The Susceptible-Infectious-Recovered (SIR) model has been developed nearly hundred years ago [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>] to understand the time evolution of infectious diseases in human populations. The SIR system is the simplest and most fundamental of the compartmental models and its variations [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. The considered population of <inline-formula id="inf1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> persons is assigned to the three compartments <italic>s</italic> (susceptible), <italic>i</italic> (infectious), or <italic>r</italic> (recovered/removed). Persons from the population may progress with time between these compartments with given infection (<inline-formula id="inf2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and recovery rates (<inline-formula id="inf3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) which in general vary with time due to non-pharmaceutical interventions taken during the pandemic evolution.</p>
<p>Let <inline-formula id="inf4">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf6">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denote the infected, susceptible and recovered/removed fractions of persons involved in the infection at time <italic>t</italic>, with the sum requirement <inline-formula id="inf7">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In terms of the reduced time <inline-formula id="inf8">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, accounting for arbitrary but given time-dependent infection rates, the SIR-model equations are [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]<disp-formula id="e1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>in terms of the time-dependent ratio <inline-formula id="inf9">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the recovery and infection rates and the medically interesting daily rate of new infections<disp-formula id="e2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where the dot denotes a derivative with respect to <italic>t</italic>.</p>
<p>For the special and important case of a time-independent ratio <inline-formula id="inf10">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> const. new analytical results of the SIR-model (1) have been recently derived [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] &#x2013; hereafter referred to as paper A. The constant <italic>k</italic> is referred to as the inverse basic reproduction number <inline-formula id="inf11">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The new analytical solutions assume that the SIR equations are valid for all times <inline-formula id="inf12">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and that time <inline-formula id="inf13">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> refers to the &#x201c;observing time&#x201d; when the existence of a pandemic wave in the society is realized and the monitoring of newly infected persons <inline-formula id="inf14">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is started. In paper A it has been shown that, for arbitrary but given infection rates <inline-formula id="inf15">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, apart from the peak reduced time <inline-formula id="inf16">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the rate of new infections, all properties of the pandemic wave as functions of the reduced time are solely controlled by the inverse basic reproduction number <italic>k</italic>. The dimensionless peak time <inline-formula id="inf17">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is controlled by <italic>k</italic> and the value <inline-formula id="inf18">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, indicating as only initial condition at the observing time the fraction of initially susceptible persons <inline-formula id="inf19">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This suggests to introduce the relative reduced time <inline-formula id="inf20">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with respect to the reduced peak time. In real time <italic>t</italic> the adopted infection rate <inline-formula id="inf21">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> acts as second parameter, and the peak time <inline-formula id="inf22">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf23">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reaches its maximum must not coincide with the time, where the reduced <italic>j</italic> reaches its maximum, i.e., <inline-formula id="inf24">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, in general.</p>
</sec>
<sec sec-type="results|discussion" id="s2">
<title>2 Results and Discussion</title>
<p>According to paper A the three fractions of the SIR-model<disp-formula id="e3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>can be expressed in terms of the cumulative number <inline-formula id="inf25">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and differential daily rate <inline-formula id="inf26">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of new infections. The cumulative number satisfies the nonlinear differential equation<disp-formula id="e4">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>Two important values are <inline-formula id="inf27">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>j</italic> attains its maximum with <inline-formula id="inf28">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the final cumulative number <inline-formula id="inf29">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf30">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, when the second bracket on the right-hand side of the differential <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref> vanishes, i.e., <inline-formula id="inf31">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The two transcendental equations can be solved analytically in terms of Lambert&#x2019;s <italic>W</italic> function, as shown in paper A. In the present manuscript we are going to avoid Lambert&#x2019;s function completely, and instead use the following approximants (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref>)<disp-formula id="e5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e6">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>Without any detailed solution of the SIR-model equations the formal structure of <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Eqs 3</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">4</xref> then provides the final values <inline-formula id="inf32">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf33">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf34">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We list these values together with &#x3ba; in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>. We emphasize that the final cumulative number <inline-formula id="inf35">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, determined solely by the value of <italic>k</italic>, remains unchanged (<xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>). With NPIs one can only flatten and distort the epidemics curve (compared to the case of no NPIs taken) but not change the final cumulative number.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Approximants <inline-formula id="inf36">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf37">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and &#x3ba; (thick green) used in this manuscript, cf. <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eqs (5)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e7">(7)</xref>, compared with the exact functions [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] (thin black). <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf38">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> vs. <inline-formula id="inf39">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <bold>(C)</bold> <inline-formula id="inf40">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> vs. <inline-formula id="inf41">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the SIR model. <bold>(D)</bold> <italic>k</italic> as function of <inline-formula id="inf42">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> according to <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref>. For <inline-formula id="inf43">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> this is well approximated by <inline-formula id="inf44">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf45">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be replaced by the cumulative fraction of infected people at the time of the maximum in the daily number of newly infected people.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-593421-g001.tif"/>
</fig>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Exact parameter values depending on the inverse basic reproduction number <italic>k</italic>.</p>
</caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead>
<tr>
<th>
<italic>k</italic>
</th>
<th align="center">
<bold>&#x3ba;</bold>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf46">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf47">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf48">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf49">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf50">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf51">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf52">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="char" char=".">0.00</td>
<td align="char" char=".">0.00</td>
<td align="char" char=".">0.500</td>
<td align="char" char=".">1.000</td>
<td align="char" char=".">0.000</td>
<td align="char" char=".">1.000</td>
<td align="char" char=".">0.0000</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf53">
<mml:math>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.2500</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.05</td>
<td align="char" char=".">0.05</td>
<td align="char" char=".">0.492</td>
<td align="char" char=".">1.000</td>
<td align="char" char=".">0.000</td>
<td align="char" char=".">0.800</td>
<td align="char" char=".">0.0000</td>
<td align="char" char=".">3.5339</td>
<td align="char" char=".">0.2327</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.10</td>
<td align="char" char=".">0.11</td>
<td align="char" char=".">0.483</td>
<td align="char" char=".">1.000</td>
<td align="char" char=".">0.000</td>
<td align="char" char=".">0.670</td>
<td align="char" char=".">0.0003</td>
<td align="char" char=".">3.0441</td>
<td align="char" char=".">0.2156</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.15</td>
<td align="char" char=".">0.17</td>
<td align="char" char=".">0.473</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">0.001</td>
<td align="char" char=".">0.565</td>
<td align="char" char=".">0.0049</td>
<td align="char" char=".">2.7698</td>
<td align="char" char=".">0.1986</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.20</td>
<td align="char" char=".">0.24</td>
<td align="char" char=".">0.462</td>
<td align="char" char=".">0.993</td>
<td align="char" char=".">0.007</td>
<td align="char" char=".">0.478</td>
<td align="char" char=".">0.0173</td>
<td align="char" char=".">2.5745</td>
<td align="char" char=".">0.1819</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.25</td>
<td align="char" char=".">0.31</td>
<td align="char" char=".">0.450</td>
<td align="char" char=".">0.980</td>
<td align="char" char=".">0.020</td>
<td align="char" char=".">0.403</td>
<td align="char" char=".">0.0348</td>
<td align="char" char=".">2.4181</td>
<td align="char" char=".">0.1653</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.30</td>
<td align="char" char=".">0.37</td>
<td align="char" char=".">0.436</td>
<td align="char" char=".">0.959</td>
<td align="char" char=".">0.041</td>
<td align="char" char=".">0.339</td>
<td align="char" char=".">0.0535</td>
<td align="char" char=".">2.2835</td>
<td align="char" char=".">0.1490</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.35</td>
<td align="char" char=".">0.43</td>
<td align="char" char=".">0.421</td>
<td align="char" char=".">0.930</td>
<td align="char" char=".">0.070</td>
<td align="char" char=".">0.283</td>
<td align="char" char=".">0.0709</td>
<td align="char" char=".">2.1621</td>
<td align="char" char=".">0.1330</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.40</td>
<td align="char" char=".">0.49</td>
<td align="char" char=".">0.403</td>
<td align="char" char=".">0.893</td>
<td align="char" char=".">0.107</td>
<td align="char" char=".">0.234</td>
<td align="char" char=".">0.0857</td>
<td align="char" char=".">2.0491</td>
<td align="char" char=".">0.1174</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.45</td>
<td align="char" char=".">0.54</td>
<td align="char" char=".">0.384</td>
<td align="char" char=".">0.848</td>
<td align="char" char=".">0.152</td>
<td align="char" char=".">0.191</td>
<td align="char" char=".">0.0971</td>
<td align="char" char=".">1.9418</td>
<td align="char" char=".">0.1022</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.50</td>
<td align="char" char=".">0.59</td>
<td align="char" char=".">0.363</td>
<td align="char" char=".">0.796</td>
<td align="char" char=".">0.203</td>
<td align="char" char=".">0.153</td>
<td align="char" char=".">0.1050</td>
<td align="char" char=".">1.8386</td>
<td align="char" char=".">0.0876</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.55</td>
<td align="char" char=".">0.64</td>
<td align="char" char=".">0.339</td>
<td align="char" char=".">0.739</td>
<td align="char" char=".">0.261</td>
<td align="char" char=".">0.121</td>
<td align="char" char=".">0.1093</td>
<td align="char" char=".">1.7386</td>
<td align="char" char=".">0.0736</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.60</td>
<td align="char" char=".">0.69</td>
<td align="char" char=".">0.313</td>
<td align="char" char=".">0.676</td>
<td align="char" char=".">0.324</td>
<td align="char" char=".">0.094</td>
<td align="char" char=".">0.1099</td>
<td align="char" char=".">1.6416</td>
<td align="char" char=".">0.0603</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.65</td>
<td align="char" char=".">0.73</td>
<td align="char" char=".">0.283</td>
<td align="char" char=".">0.607</td>
<td align="char" char=".">0.393</td>
<td align="char" char=".">0.070</td>
<td align="char" char=".">0.1071</td>
<td align="char" char=".">1.5477</td>
<td align="char" char=".">0.0479</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.70</td>
<td align="char" char=".">0.78</td>
<td align="char" char=".">0.251</td>
<td align="char" char=".">0.533</td>
<td align="char" char=".">0.467</td>
<td align="char" char=".">0.050</td>
<td align="char" char=".">0.1009</td>
<td align="char" char=".">1.4571</td>
<td align="char" char=".">0.0365</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.75</td>
<td align="char" char=".">0.82</td>
<td align="char" char=".">0.217</td>
<td align="char" char=".">0.454</td>
<td align="char" char=".">0.546</td>
<td align="char" char=".">0.034</td>
<td align="char" char=".">0.0914</td>
<td align="char" char=".">1.3701</td>
<td align="char" char=".">0.0263</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.80</td>
<td align="char" char=".">0.86</td>
<td align="char" char=".">0.179</td>
<td align="char" char=".">0.371</td>
<td align="char" char=".">0.629</td>
<td align="char" char=".">0.022</td>
<td align="char" char=".">0.0788</td>
<td align="char" char=".">1.2871</td>
<td align="char" char=".">0.0174</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.85</td>
<td align="char" char=".">0.89</td>
<td align="char" char=".">0.138</td>
<td align="char" char=".">0.284</td>
<td align="char" char=".">0.716</td>
<td align="char" char=".">0.012</td>
<td align="char" char=".">0.0633</td>
<td align="char" char=".">1.2084</td>
<td align="char" char=".">0.0102</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.90</td>
<td align="char" char=".">0.93</td>
<td align="char" char=".">0.095</td>
<td align="char" char=".">0.193</td>
<td align="char" char=".">0.807</td>
<td align="char" char=".">0.005</td>
<td align="char" char=".">0.0449</td>
<td align="char" char=".">1.1343</td>
<td align="char" char=".">0.0047</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">0.95</td>
<td align="char" char=".">0.97</td>
<td align="char" char=".">0.049</td>
<td align="char" char=".">0.098</td>
<td align="char" char=".">0.902</td>
<td align="char" char=".">0.001</td>
<td align="char" char=".">0.0237</td>
<td align="char" char=".">1.0648</td>
<td align="char" char=".">0.0012</td>
</tr>
<tr>
<td align="char" char=".">1.00</td>
<td align="char" char=".">1.00</td>
<td align="char" char=".">0.000</td>
<td align="char" char=".">0.000</td>
<td align="char" char=".">1.000</td>
<td align="char" char=".">0.000</td>
<td align="char" char=".">0.0000</td>
<td align="char" char=".">1.0000</td>
<td align="char" char=".">0.0000</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 New infections</title>
<p>The exact solution of the differential <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref> is given in inverse form by (<xref ref-type="app" rid="app1">Appendix A</xref>)<disp-formula id="e8">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>which can be integrated numerically (subject to numerical precision issues), replaced by the approximant presented in paper A (involving Lambert&#x2019;s function), or semi-quantitatively captured by the simple approximant to be presented next. The solution <inline-formula id="inf54">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of the relative reduced time <inline-formula id="inf55">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with the reduced peak time approximated by<disp-formula id="e9">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>corresponding to <inline-formula id="inf56">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref>, and where <inline-formula id="inf57">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, is reasonably well captured by (<xref ref-type="app" rid="app3">Appendix C</xref>)<disp-formula id="e10">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>tanh</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>coth</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>with the Heaviside step function <inline-formula id="inf58">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf59">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>
<disp-formula id="e11">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>with<disp-formula id="e12">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>also tabulated in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>. We note that <inline-formula id="inf60">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is always positive. <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> shows the approximation (<xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>) for the cumulative number as a function of the relative reduced time <inline-formula id="inf61">
<mml:math>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula> for different values of <italic>k</italic>. For a comparison with the exact variation obtained by the numerical integration of <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref> see <xref ref-type="app" rid="app3">Appendix C</xref>. The agreement is remarkably well with maximum deviations less than 30 percent. The known limiting case of <inline-formula id="inf62">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is captured exactly by the approximant (<xref ref-type="app" rid="app4">Appendix D</xref>).</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Cumulative number <inline-formula id="inf63">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different values of <italic>k</italic> according to <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>. The vertical gray lines starting at the <inline-formula id="inf64">
<mml:math>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula>-axis indicate the respective values of <inline-formula id="inf65">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(B)</bold> Same as in <bold>(A)</bold>, divided by the final <inline-formula id="inf66">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-593421-g002.tif"/>
</fig>
<p>For the corresponding reduced differential rate <inline-formula id="inf67">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in reduced time we use the right hand side of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref> with <inline-formula id="inf68">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>, cf. <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>. Note, that this <italic>j</italic> is not identical with the one obtained via <inline-formula id="inf69">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, because <italic>J</italic> does not solve the SIR equations exactly. The peak value <inline-formula id="inf70">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the reduced time rate occurs when <inline-formula id="inf71">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and is thus determined by <inline-formula id="inf72">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, also tabulated in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Reduced differential rate <inline-formula id="inf73">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of newly infected fraction corresponding to the cumulative <inline-formula id="inf74">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>. <bold>(A)</bold> linear scale, <bold>(B)</bold> semilogarithmic scale.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-593421-g003.tif"/>
</fig>
<p>As can be seen in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> the rate of new infections (<xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref>) is strictly monoexponentially increasing <inline-formula id="inf75">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf76">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> well before the peak time, and strictly monoexponentially decreasing well above the peak time <inline-formula id="inf77">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the <inline-formula id="inf78">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. These exponential rates exhibit a noteworthy property and correlation in reduced time:<disp-formula id="e13">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>The SIR parameter <italic>k</italic> affects several key properties of the differential and cumulative fractions of infected persons. If the maximum <inline-formula id="inf79">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the measured daily number of newly infected persons has passed already, we find it most convenient to estimate <italic>k</italic> from the cumulative value <inline-formula id="inf80">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at this time <inline-formula id="inf81">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. While the maximum of <inline-formula id="inf82">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> must not occur exactly at <inline-formula id="inf83">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="app" rid="app6">Appendix F</xref>), we can still use <inline-formula id="inf84">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an approximant for the value of <inline-formula id="inf85">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the relationship between <inline-formula id="inf86">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>k</italic> can be inverted to read (<xref ref-type="app" rid="app5">Appendix E</xref>)<disp-formula id="e14">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>The dependency of <italic>k</italic> on <inline-formula id="inf87">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1C</xref>. With the so-obtained value for <italic>k</italic> at hand, the infection rate <inline-formula id="inf88">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at peak time can be inferred from <inline-formula id="inf89">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. It provides a lower bound for <inline-formula id="inf90">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>A major advantage of the new analytical solutions in paper A and here is their generality in allowing for arbitrary time-dependencies of the infection rate <inline-formula id="inf91">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Such time-dependencies result at times greater than the observing time <inline-formula id="inf92">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from non-pharmaceutical interventions (NPIs) taken after the pandemic outbreak [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] such as case isolation in home, voluntary home quarantine, social distancing, closure of schools and universities and travel restrictions including closure of country borders, applied in different combinations and rigor [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>] in many countries. These NPIs lead to a significant reduction of the initial constant infection rate <inline-formula id="inf93">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at later times. It is also important to estimate the influence of a later lifting of the NPIs on the resulting increase in the case numbers in order to discriminate this increase from the onset of a second wave. Especially in the papers by Dehning et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], Flaxman et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] and those reviewed by Estrada [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>] the influence of NPIs on the time evolution of the Covid-19 pandemics has been studied using numerical solutions of the SIR-model equations. Our analytical study presented here is superior to these results from numerical simulations as its predictions are particularly robust for the late forecast of the pandemic wave.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Modeling in Real Time of Lockdowns</title>
<p>The corresponding daily rate <inline-formula id="inf94">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and cumulative number <inline-formula id="inf95">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of new infections in real time <italic>t</italic> for given time-dependent infection rates <inline-formula id="inf96">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are <inline-formula id="inf97">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf98">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref>. From a medical point of view the daily rate <inline-formula id="inf99">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is most important as it determines also i) the fatality rate [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] <inline-formula id="inf100">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the fatality percentage <inline-formula id="inf101">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>0.005</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in countries with optimal medical services and hospital capacities and the delay time of <inline-formula id="inf102">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days, ii) the daily number of new seriously sick persons [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>] <inline-formula id="inf103">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NSSPs</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> needing access to breathing apparati, and iii) the day of maximum rush to hospitals <inline-formula id="inf104">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In countries with poor medical and hospital capacities and/or limited access to them the fatality percentage is significantly higher by a factor <italic>h</italic> which can be as large as 10.</p>
<p>To calculate the rate and cumulative number in real time according to <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref> we adopt as time-dependent infection rate the integrable function known from shock wave physics<disp-formula id="e15">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>tanh</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>for&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>for&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>which implies<disp-formula id="e16">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>for&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>for&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>The time-dependent lockdown infection rate (<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref>) is characterized by four parameters: i) the initial constant infection rate <inline-formula id="inf105">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at early times <inline-formula id="inf106">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, ii) the final constant infection rate <inline-formula id="inf107">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at late times <inline-formula id="inf108">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> described by the quarantine factor <inline-formula id="inf109">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, first introduced in Refs. <xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>, iii) the time <inline-formula id="inf110">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of maximum change, and iv) the time <inline-formula id="inf111">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> regularizing the sharpness of the transition. The latter is known to be about <inline-formula id="inf112">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x2013;14&#xa0;days reflecting the typical 1&#x2013;2&#xa0;weeks incubation delay. Consequently, the parameter <italic>q</italic> mainly affects the amplitude <inline-formula id="inf113">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> shown in the left columns of <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref> (note that we also plotted the case of no NPIs taken (i.e., <inline-formula id="inf114">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) for comparison). Alternatively, the transition time <inline-formula id="inf115">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> controls the rapidness of the transition in the fraction of infected persons per day and therefore the widespread.</p>
<p>Moreover, the initial constant infection rate <inline-formula id="inf131">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> characterizes the Covid-19 virus: if we adopt the German values <inline-formula id="inf132">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>58</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days<sup>&#x2212;1</sup> and <inline-formula id="inf133">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> determined below, with the remaining two parameters <italic>q</italic> and <inline-formula id="inf134">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we can represent with the chosen functional form <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref> four basic types of reductions: 1) drastic (small <inline-formula id="inf135">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and rapid (<inline-formula id="inf136">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> small), 2) drastic (small <inline-formula id="inf137">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and late (<inline-formula id="inf138">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> large), 3) mild (greater <italic>q</italic>) and rapid (<inline-formula id="inf139">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> small), and 4) mild (greater <italic>q</italic>) and late (<inline-formula id="inf140">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> large). The four types are exemplified in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Infection rate <inline-formula id="inf116">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(B)</bold> reduced time <inline-formula id="inf117">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(C)</bold> daily rate of new infections <inline-formula id="inf118">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(D)</bold> cumulative fraction <inline-formula id="inf119">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of infected persons. In each panel we consider four basic types of reductions: 1) drastic (small <inline-formula id="inf120">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and rapid (<inline-formula id="inf121">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), 2) drastic (small <inline-formula id="inf122">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and late (<inline-formula id="inf123">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>40</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), 3) mild (<inline-formula id="inf124">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and rapid (<inline-formula id="inf125">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), and 4) mild (<inline-formula id="inf126">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and late (<inline-formula id="inf127">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>40</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). Remaining parameters due to Germany: <inline-formula id="inf128">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days, <inline-formula id="inf129">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>57</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days<sup>&#x2212;1</sup>, and <inline-formula id="inf130">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.989</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Both curves in <bold>(C)</bold> for the late cases reach the same value at the maximum, which is plausible as the curve remains unaffected at the time of the maximum. The rapid cases tend to lower the maximum amplitude already at the time of the maximum, and thus tend to decrease it compared with the late cases.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-593421-g004.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Verification and Forecast</title>
<p>In countries where the peak of the first Covid-19 wave has already passed such as e.g. Germany, Switzerland, Austria, Spain, France and Italy, we may use the monitored fatality rates and peak times to check on the validity of the SIR model with the determined free parameters. However, later monitored data are influenced by a time varying infection rate <inline-formula id="inf150">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> resulting from non-pharmaceutical interventions (NPIs) taken during the pandemic evolution. Only at the beginning of the pandemic wave it is justified to adopt a time-independent injection rate <inline-formula id="inf151">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> implying <inline-formula id="inf152">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Alternatively, also useful for other countries which still face the climax of the pandemic wave, it is possible to determine the free parameters from the monitored cases in the early phase of the pandemic wave. We illustrate our parameter estimation using the monitored data from Germany with a total population of 83 million persons (<inline-formula id="inf153">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8.3</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>).</p>
<p>In Germany the first two deaths were reported on March 9 so that <inline-formula id="inf154">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4.8</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponding to about 400 infected people 7&#xa0;days earlier, on March 2 (<inline-formula id="inf155">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). The maximum rate of newly infected fraction, <inline-formula id="inf156">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>380</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, occurred <inline-formula id="inf157">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>37</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days later, consistent with a peak time of fatalities on 16 April 2020. At peak time the cumulative death number was <inline-formula id="inf158">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3820</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponding to <inline-formula id="inf159">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>200</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>m</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.009</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This implies <inline-formula id="inf160">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>0.991</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> according to <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref> (and not far from the value <inline-formula id="inf161">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.989</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to be determined from the fit shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>). From the initial exponential increase of daily fatalities in Germany we extract <inline-formula id="inf162">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>0.28</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, corresponding to a doubling time of <inline-formula id="inf163">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>2.3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days, as we know <inline-formula id="inf164">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>0.0046</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> already from the above <italic>k</italic>. The quantity <inline-formula id="inf165">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we can estimate from the measured <inline-formula id="inf166">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as <inline-formula id="inf167">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf168">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>4.2</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Using the mentioned value for <inline-formula id="inf169">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we obtain <inline-formula id="inf170">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>days as a lower bound for <inline-formula id="inf171">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Measured data <inline-formula id="inf141">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of new daily infected fraction (black circles) for Germany (DEU) compared with the model <inline-formula id="inf142">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> outlined here (green). Shown for comparison is the case where no NPIs are imposed (<inline-formula id="inf143">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, black dot-dashed). <bold>(B)</bold> The measured cumulative fraction <inline-formula id="inf144">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (black circles) together with the model prediction (green), and the reference <inline-formula id="inf145">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> case. Also depicted are <inline-formula id="inf146">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the value at peak time, <inline-formula id="inf147">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(C)</bold> The infection rate <inline-formula id="inf148">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponding to the curves shown in <bold>(A)</bold> and <bold>(B)</bold>. Model parameters mentioned in the figure; <italic>a</italic> dropped from an initial value of <inline-formula id="inf149">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>58</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>/days down to 7.8/days during the 2nd half of march. This realized case can be directly compared with the four hypothetic cases shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. For details on how to obtain the parameters see <xref ref-type="app" rid="app7">Appendix G</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-593421-g005.tif"/>
</fig>
<p>With these parameter values the entire following temporal evolution of the pandemic wave in Germany can be predicted as function of <inline-formula id="inf172">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>q</italic>. To obtain all parameters consistently, we fitted the available data to our model without constraining any of the parameters (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>). This yields for Germany <inline-formula id="inf173">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>0.989</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf174">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>21</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days, <inline-formula id="inf175">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>0.15</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf176">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>58</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days, and <inline-formula id="inf177">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days. The obtained parameters allow us to calculate the dimensionless peak time <inline-formula id="inf178">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>1353</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the dimensionless time <inline-formula id="inf179">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>1390</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as well as <inline-formula id="inf180">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>0.009</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf181">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>0.011</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf182">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>0.0056</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf183">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>0.0055</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>We note that the value of <inline-formula id="inf184">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.989</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> implies for Germany that <inline-formula id="inf185">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.989</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.022</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> according to <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, so that at the end of the first Covid-19 wave in Germany 2.2% of the population, i.e., 1.83 million persons will be infected. This number corresponds to a final fatality number of <inline-formula id="inf186">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>9146</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> persons in Germany. Of course, these numbers are only valid estimates if no efficient vaccination against Covid-19 will be available.</p>
<p>An important consequence of the small quarantine factor <inline-formula id="inf187">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.15</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the implied flat exponential decay after the peak. Because <inline-formula id="inf188">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf189">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.989</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the exponential decay is by a factor <italic>q</italic> smaller than the exponential rise prior the climax, i.e.,<disp-formula id="e17">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>21.8</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>days</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Equation 17</xref> yields a decay half-live of <inline-formula id="inf190">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>21.8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days <inline-formula id="inf191">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days to be compared with the initial doubling time of <inline-formula id="inf192">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mn>2.3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days. For Germany we thus know that their lockdown was drastic and rapid: the time <inline-formula id="inf193">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> March 23 is early compared to the peak time <inline-formula id="inf194">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> April 8 resulting in a significant decrease of the infection rate with the quarantine factor <inline-formula id="inf195">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.15</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> we calculate the resulting daily new infection rate as a function of the time <italic>t</italic> for the parameters for Germany, and compare with the measured data. In the meantime, the strict lockdown interventions have been lifted in Germany: this does not effect the total numbers <inline-formula id="inf196">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf197">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> but it should reduce the half-live decay time further.</p>
<p>We also performed this parameter estimation for other countries with sufficient data. For some of them data is visualized in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>, parameters for the remaining countries are tabulated in <xref ref-type="table" rid="T2">Tables 2</xref> and <xref ref-type="table" rid="T3">3</xref>. Most importantly, with the exception of the six countries ARM, DOM, IRN, PAN, PER, SMR we found values of <inline-formula id="inf198">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for all other countries investigated corresponding to basic reproduction numbers <inline-formula id="inf199">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1.11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. These values are significantly smaller than the estimates of <inline-formula id="inf200">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>2.4</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>5.6</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the mainstream literature on Covid-19 [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. Part of these significant differences may be explained by the different definitions of <inline-formula id="inf201">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Same as <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> for other countries: <bold>(A)</bold> Italy (ITA), <bold>(B)</bold> France (FRA), <bold>(C)</bold> Sweden (SWE), <bold>(D)</bold> Iran (IRN), <bold>(E)</bold> Great Britain (GBR).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-593421-g006.tif"/>
</fig>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Model parameters and model implications. The columns are as follows: country (<inline-formula id="inf202">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> code), population <italic>P</italic> in millions (M), outbreak time defining <inline-formula id="inf203">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, fitted time <inline-formula id="inf204">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, estimated time <inline-formula id="inf205">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponding to the reduced peak time <inline-formula id="inf206">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf207">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, fitted SIR parameter <italic>k</italic>, fitted initial infection rate <inline-formula id="inf208">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, fitted parameter <inline-formula id="inf209">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, fitted quarantine factor <italic>q</italic>, estimated doubling time <inline-formula id="inf210">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> characterizing the early exponential increase, estimated decay half life <inline-formula id="inf211">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x2032;</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> characterizing the late exponential decrease, estimated unreported number of infections per reported number, estimated final fraction <inline-formula id="inf212">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of infected population, final number of estimated fatalities <inline-formula id="inf213">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We use <inline-formula id="inf214">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.005</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the probability to decease from a Covid-19 infection (reported plus unreported).</p>
</caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead>
<tr>
<th>country</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf215">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>M</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf216">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf217">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf218">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf219">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">k</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf220">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf221">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<italic>q</italic>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf222">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf223">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x2032;</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">dark</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf224">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf225">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>AFG</td>
<td align="char" char=".">34.66</td>
<td align="left">Mar 18</td>
<td align="left">Apr 3</td>
<td align="left">Jul 7</td>
<td align="left">Jun 28</td>
<td align="char" char=".">0.995</td>
<td align="char" char=".">68.9</td>
<td align="center">36</td>
<td align="char" char=".">0.16</td>
<td align="char" char=".">4.0</td>
<td align="char" char=".">24.8</td>
<td align="char" char=".">7.1</td>
<td align="char" char=".">1.00%</td>
<td align="center">1725</td>
</tr>
<tr>
<td>ALB</td>
<td align="char" char=".">2.88</td>
<td align="left">Mar 11</td>
<td align="left">Mar 22</td>
<td align="left">Jul 17</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.988</td>
<td align="char" char=".">24.4</td>
<td align="center">1</td>
<td align="char" char=".">0.14</td>
<td align="char" char=".">4.7</td>
<td align="char" char=".">34.2</td>
<td align="char" char=".">6.8</td>
<td align="char" char=".">2.41%</td>
<td align="center">346</td>
</tr>
<tr>
<td>AND</td>
<td align="char" char=".">0.08</td>
<td align="left">Mar 19</td>
<td align="left">Mar 25</td>
<td align="left">Mar 23</td>
<td align="left">Apr 4</td>
<td align="char" char=".">0.931</td>
<td align="char" char=".">7.6</td>
<td align="center">0</td>
<td align="char" char=".">0.24</td>
<td align="char" char=".">2.6</td>
<td align="char" char=".">12.0</td>
<td align="char" char=".">11.8</td>
<td align="char" char=".">13.50%</td>
<td align="center">52</td>
</tr>
<tr>
<td>ARG</td>
<td align="char" char=".">43.85</td>
<td align="left">Mar 6</td>
<td align="left">Apr 4</td>
<td align="left">Jul 13</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.987</td>
<td align="char" char=".">21.8</td>
<td align="center">12</td>
<td align="char" char=".">0.20</td>
<td align="char" char=".">4.8</td>
<td align="char" char=".">24.1</td>
<td align="char" char=".">4.6</td>
<td align="char" char=".">2.63%</td>
<td align="center">5774</td>
</tr>
<tr>
<td>ARM</td>
<td align="char" char=".">2.93</td>
<td align="left">Mar 22</td>
<td align="left">Jun 9</td>
<td align="left">Jul 1</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.897</td>
<td align="char" char=".">1.1</td>
<td align="center">14</td>
<td align="char" char=".">0.30</td>
<td align="char" char=".">11.4</td>
<td align="char" char=".">43.7</td>
<td align="char" char=".">4.0</td>
<td align="char" char=".">19.78%</td>
<td align="center">2893</td>
</tr>
<tr>
<td>AUT</td>
<td align="char" char=".">8.75</td>
<td align="left">Mar 9</td>
<td align="left">Mar 11</td>
<td align="left">Mar 31</td>
<td align="left">Apr 5</td>
<td align="char" char=".">0.992</td>
<td align="char" char=".">149.8</td>
<td align="center">19</td>
<td align="char" char=".">0.05</td>
<td align="char" char=".">1.1</td>
<td align="char" char=".">23.4</td>
<td align="char" char=".">7.2</td>
<td align="char" char=".">1.66%</td>
<td align="center">725</td>
</tr>
<tr>
<td>BEL</td>
<td align="char" char=".">11.35</td>
<td align="left">Mar 4</td>
<td align="left">Mar 28</td>
<td align="left">Apr 3</td>
<td align="left">Apr 9</td>
<td align="char" char=".">0.911</td>
<td align="char" char=".">6.1</td>
<td align="center">7</td>
<td align="char" char=".">0.23</td>
<td align="char" char=".">2.5</td>
<td align="char" char=".">12.3</td>
<td align="char" char=".">30.8</td>
<td align="char" char=".">17.30%</td>
<td align="center">9822</td>
</tr>
<tr>
<td>BFA</td>
<td align="char" char=".">18.65</td>
<td align="left">Mar 14</td>
<td align="left">Mar 20</td>
<td align="left">Mar 19</td>
<td align="left">Apr 5</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">1754.5</td>
<td align="center">0</td>
<td align="char" char=".">0.25</td>
<td align="char" char=".">2.8</td>
<td align="char" char=".">10.9</td>
<td align="char" char=".">10.1</td>
<td align="char" char=".">0.06%</td>
<td align="center">53</td>
</tr>
<tr>
<td>BGR</td>
<td align="char" char=".">7.13</td>
<td align="left">Mar 7</td>
<td align="left">Mar 31</td>
<td align="left">Jul 15</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.974</td>
<td align="char" char=".">10.1</td>
<td align="center">28</td>
<td align="char" char=".">0.12</td>
<td align="char" char=".">5.3</td>
<td align="char" char=".">47.3</td>
<td align="char" char=".">7.8</td>
<td align="char" char=".">5.10%</td>
<td align="center">1828</td>
</tr>
<tr>
<td>BLR</td>
<td align="char" char=".">9.51</td>
<td align="left">Mar 25</td>
<td align="left">Mar 19</td>
<td align="center">Jun 25</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.975</td>
<td align="char" char=".">40.9</td>
<td align="center">32</td>
<td align="char" char=".">0.03</td>
<td align="char" char=".">1.4</td>
<td align="char" char=".">55.1</td>
<td align="char" char=".">1.6</td>
<td align="char" char=".">4.91%</td>
<td align="center">2344</td>
</tr>
<tr>
<td>BOL</td>
<td align="char" char=".">10.89</td>
<td align="left">Mar 23</td>
<td align="left">Apr 12</td>
<td align="center">Jun 24</td>
<td align="left">Jul 3</td>
<td align="char" char=".">0.968</td>
<td align="char" char=".">7.9</td>
<td align="center">29</td>
<td align="char" char=".">0.31</td>
<td align="char" char=".">5.5</td>
<td align="char" char=".">18.4</td>
<td align="char" char=".">8.7</td>
<td align="char" char=".">6.30%</td>
<td align="center">3428</td>
</tr>
<tr>
<td>BRA</td>
<td align="char" char=".">207.65</td>
<td align="left">Mar 11</td>
<td align="left">Mar 15</td>
<td align="center">May 27</td>
<td align="left">Jul 13</td>
<td align="char" char=".">0.919</td>
<td align="char" char=".">12.1</td>
<td align="center">46</td>
<td align="char" char=".">0.02</td>
<td align="char" char=".">1.4</td>
<td align="char" char=".">64.9</td>
<td align="char" char=".">8.3</td>
<td align="char" char=".">15.83%</td>
<td align="center">164365</td>
</tr>
<tr>
<td>CAF</td>
<td align="char" char=".">4.60</td>
<td align="center">May 24</td>
<td align="center">May 27</td>
<td align="left">Jun 15</td>
<td align="left">Jun 14</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">123.9</td>
<td align="center">11</td>
<td align="char" char=".">1.87</td>
<td align="char" char=".">9.3</td>
<td align="char" char=".">5.0</td>
<td align="char" char=".">2.6</td>
<td align="char" char=".">0.24%</td>
<td align="center">55</td>
</tr>
<tr>
<td>CHE</td>
<td align="char" char=".">8.37</td>
<td align="left">Mar 1</td>
<td align="left">Mar 22</td>
<td align="left">Mar 23</td>
<td align="left">Apr 3</td>
<td align="char" char=".">0.976</td>
<td align="char" char=".">22.0</td>
<td align="center">5</td>
<td align="char" char=".">0.25</td>
<td align="char" char=".">2.6</td>
<td align="char" char=".">10.9</td>
<td align="char" char=".">11.8</td>
<td align="char" char=".">4.70%</td>
<td align="center">1969</td>
</tr>
<tr>
<td>CHL</td>
<td align="char" char=".">17.91</td>
<td align="left">Mar 16</td>
<td align="left">Jun 7</td>
<td align="left">Jul 9</td>
<td align="left">Jul 8</td>
<td align="char" char=".">0.910</td>
<td align="char" char=".">2.0</td>
<td align="center">11</td>
<td align="char" char=".">0.22</td>
<td align="char" char=".">7.5</td>
<td align="char" char=".">38.3</td>
<td align="char" char=".">5.5</td>
<td align="char" char=".">17.43%</td>
<td align="center">15610</td>
</tr>
<tr>
<td>CHN</td>
<td align="char" char=".">1378.67</td>
<td align="left">Jan 15</td>
<td align="left">Feb 1</td>
<td align="left">Apr 9</td>
<td align="left">Feb 16</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">1544.6</td>
<td align="center">9</td>
<td align="char" char=".">0.09</td>
<td align="char" char=".">2.6</td>
<td align="char" char=".">28.1</td>
<td align="char" char=".">10.9</td>
<td align="char" char=".">0.07%</td>
<td align="center">4765</td>
</tr>
<tr>
<td>COL</td>
<td align="char" char=".">48.65</td>
<td align="left">Mar 15</td>
<td align="left">Apr 4</td>
<td align="left">Jul 16</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.899</td>
<td align="char" char=".">4.0</td>
<td align="center">7</td>
<td align="char" char=".">0.19</td>
<td align="char" char=".">3.3</td>
<td align="char" char=".">20.1</td>
<td align="char" char=".">8.4</td>
<td align="char" char=".">19.48%</td>
<td align="center">47385</td>
</tr>
<tr>
<td>CUB</td>
<td align="char" char=".">11.48</td>
<td align="left">Mar 19</td>
<td align="left">Mar 22</td>
<td align="left">Apr 16</td>
<td align="left">Apr 15</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">631.5</td>
<td align="center">21</td>
<td align="char" char=".">0.25</td>
<td align="char" char=".">2.9</td>
<td align="char" char=".">11.5</td>
<td align="char" char=".">7.1</td>
<td align="char" char=".">0.15%</td>
<td align="center">86</td>
</tr>
<tr>
<td>CZE</td>
<td align="char" char=".">10.56</td>
<td align="left">Mar 17</td>
<td align="left">Mar 25</td>
<td align="left">Apr 1</td>
<td align="left">Apr 11</td>
<td align="char" char=".">0.997</td>
<td align="char" char=".">235.1</td>
<td align="center">8</td>
<td align="char" char=".">0.08</td>
<td align="char" char=".">1.7</td>
<td align="char" char=".">21.4</td>
<td align="char" char=".">5.3</td>
<td align="char" char=".">0.69%</td>
<td align="center">365</td>
</tr>
<tr>
<td>DEU</td>
<td align="char" char=".">82.67</td>
<td align="left">Mar 2</td>
<td align="left">Mar 23</td>
<td align="left">Apr 8</td>
<td align="left">Apr 11</td>
<td align="char" char=".">0.989</td>
<td align="char" char=".">57.7</td>
<td align="center">11</td>
<td align="char" char=".">0.15</td>
<td align="char" char=".">2.2</td>
<td align="char" char=".">15.1</td>
<td align="char" char=".">9.0</td>
<td align="char" char=".">2.21%</td>
<td align="center">9146</td>
</tr>
<tr>
<td>DNK</td>
<td align="char" char=".">5.73</td>
<td align="left">Mar 8</td>
<td align="left">Mar 23</td>
<td align="left">Mar 28</td>
<td align="left">Apr 8</td>
<td align="char" char=".">0.989</td>
<td align="char" char=".">52.6</td>
<td align="center">6</td>
<td align="char" char=".">0.16</td>
<td align="char" char=".">2.4</td>
<td align="char" char=".">15.3</td>
<td align="char" char=".">9.2</td>
<td align="char" char=".">2.15%</td>
<td align="center">615</td>
</tr>
<tr>
<td>DOM</td>
<td align="char" char=".">10.65</td>
<td align="left">Mar 12</td>
<td align="left">Mar 23</td>
<td align="left">Jul 17</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.747</td>
<td align="char" char=".">2.6</td>
<td align="center">16</td>
<td align="char" char=".">0.04</td>
<td align="char" char=".">1.9</td>
<td align="char" char=".">76.4</td>
<td align="char" char=".">4.0</td>
<td align="char" char=".">45.91%</td>
<td align="center">24442</td>
</tr>
<tr>
<td>DZA</td>
<td align="char" char=".">40.61</td>
<td align="left">Mar 6</td>
<td align="left">Mar 31</td>
<td align="left">Apr 2</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.977</td>
<td align="char" char=".">18.4</td>
<td align="center">9</td>
<td align="char" char=".">0.05</td>
<td align="char" char=".">3.3</td>
<td align="char" char=".">65.2</td>
<td align="char" char=".">10.0</td>
<td align="char" char=".">4.48%</td>
<td align="center">9105</td>
</tr>
<tr>
<td>ECU</td>
<td align="char" char=".">16.39</td>
<td align="left">Mar 7</td>
<td align="left">Mar 7</td>
<td align="left">Apr 25</td>
<td align="left">Jul 8</td>
<td align="char" char=".">0.935</td>
<td align="char" char=".">15.5</td>
<td align="center">40</td>
<td align="char" char=".">0.01</td>
<td align="char" char=".">1.3</td>
<td align="char" char=".">119.5</td>
<td align="char" char=".">14.9</td>
<td align="char" char=".">12.72%</td>
<td align="center">10422</td>
</tr>
<tr>
<td>EGY</td>
<td align="char" char=".">95.69</td>
<td align="left">Mar 6</td>
<td align="left">Apr 3</td>
<td align="left">Jun 8</td>
<td align="left">Jun 22</td>
<td align="char" char=".">0.994</td>
<td align="char" char=".">52.5</td>
<td align="center">5</td>
<td align="char" char=".">0.22</td>
<td align="char" char=".">4.4</td>
<td align="char" char=".">19.8</td>
<td align="char" char=".">10.5</td>
<td align="char" char=".">1.20%</td>
<td align="center">5724</td>
</tr>
<tr>
<td>ESP</td>
<td align="char" char=".">46.44</td>
<td align="left">Feb 26</td>
<td align="left">Mar 17</td>
<td align="left">Mar 25</td>
<td align="left">Mar 31</td>
<td align="char" char=".">0.937</td>
<td align="char" char=".">12.4</td>
<td align="center">6</td>
<td align="char" char=".">0.14</td>
<td align="char" char=".">1.7</td>
<td align="char" char=".">13.4</td>
<td align="char" char=".">21.9</td>
<td align="char" char=".">12.27%</td>
<td align="center">28498</td>
</tr>
<tr>
<td>ETH</td>
<td align="char" char=".">102.40</td>
<td align="left">Mar 29</td>
<td align="left">Mar 29</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="left">Jul 10</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">215</td>
<td align="center">4</td>
<td align="char" char=".">1.29</td>
<td align="char" char=".">21</td>
<td align="char" char=".">16.2</td>
<td align="char" char=".">4.7</td>
<td align="char" char=".">0.06%</td>
<td align="center">315</td>
</tr>
<tr>
<td>FRA</td>
<td align="char" char=".">66.90</td>
<td align="left">Feb 19</td>
<td align="left">Mar 27</td>
<td align="left">Apr 2</td>
<td align="left">Apr 5</td>
<td align="char" char=".">0.954</td>
<td align="char" char=".">10.0</td>
<td align="center">8</td>
<td align="char" char=".">0.22</td>
<td align="char" char=".">3.0</td>
<td align="char" char=".">14.2</td>
<td align="char" char=".">28.5</td>
<td align="char" char=".">9.01%</td>
<td align="center">30142</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>Continuation of <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>.</p>
</caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead>
<tr>
<th>country</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf226">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>M</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf227">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf228">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf229">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf230">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<italic>k</italic>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf231">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf232">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">q</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf233">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf234">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2032;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">dark</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf235">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf236">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>GAB</td>
<td align="char" char=".">1.98</td>
<td align="left">Apr 16</td>
<td align="left">Apr 30</td>
<td align="left">Jun 8</td>
<td align="left">Jun 6</td>
<td align="char" char=".">0.997</td>
<td align="char" char=".">64.6</td>
<td align="center">0</td>
<td align="char" char=".">0.39</td>
<td align="char" char=".">7.6</td>
<td align="char" char=".">19.4</td>
<td align="char" char=".">1.6</td>
<td align="char" char=".">0.56%</td>
<td align="center">56</td>
</tr>
<tr>
<td>GBR</td>
<td align="char" char=".">65.64</td>
<td align="left">Feb 29</td>
<td align="left">Mar 26</td>
<td align="left">Apr 2</td>
<td align="left">Apr 19</td>
<td align="char" char=".">0.925</td>
<td align="char" char=".">8.9</td>
<td align="center">12</td>
<td align="char" char=".">0.09</td>
<td align="char" char=".">2.0</td>
<td align="char" char=".">26.1</td>
<td align="char" char=".">30.9</td>
<td align="char" char=".">14.54%</td>
<td align="center">47719</td>
</tr>
<tr>
<td>GHA</td>
<td align="char" char=".">28.21</td>
<td align="left">Mar 16</td>
<td align="left">Mar 21</td>
<td align="left">Jun 12</td>
<td align="left">Jun 18</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">464.9</td>
<td align="center">0</td>
<td align="char" char=".">0.22</td>
<td align="char" char=".">4.4</td>
<td align="char" char=".">19.9</td>
<td align="char" char=".">1.2</td>
<td align="char" char=".">0.13%</td>
<td align="center">190</td>
</tr>
<tr>
<td>GRC</td>
<td align="char" char=".">10.75</td>
<td align="left">Mar 7</td>
<td align="left">Mar 24</td>
<td align="left">Mar 27</td>
<td align="left">Apr 7</td>
<td align="char" char=".">0.998</td>
<td align="char" char=".">191.9</td>
<td align="center">6</td>
<td align="char" char=".">0.16</td>
<td align="char" char=".">3.8</td>
<td align="char" char=".">24.6</td>
<td align="char" char=".">10.1</td>
<td align="char" char=".">0.38%</td>
<td align="center">203</td>
</tr>
<tr>
<td>GTM</td>
<td align="char" char=".">16.58</td>
<td align="left">Mar 28</td>
<td align="left">Jun 11</td>
<td align="left">Jul 7</td>
<td align="left">Jul 6</td>
<td align="char" char=".">0.985</td>
<td align="char" char=".">9.7</td>
<td align="center">10</td>
<td align="char" char=".">0.48</td>
<td align="char" char=".">9.4</td>
<td align="char" char=".">19.9</td>
<td align="char" char=".">9.0</td>
<td align="char" char=".">3.03%</td>
<td align="center">2513</td>
</tr>
<tr>
<td>HND</td>
<td align="char" char=".">9.11</td>
<td align="left">Mar 22</td>
<td align="left">Mar 28</td>
<td align="left">Jun 24</td>
<td align="left">Jul 14</td>
<td align="char" char=".">0.978</td>
<td align="char" char=".">26.0</td>
<td align="center">17</td>
<td align="char" char=".">0.11</td>
<td align="char" char=".">2.5</td>
<td align="char" char=".">23.5</td>
<td align="char" char=".">6.6</td>
<td align="char" char=".">4.28%</td>
<td align="center">1952</td>
</tr>
<tr>
<td>HRV</td>
<td align="char" char=".">4.17</td>
<td align="left">Mar 19</td>
<td align="left">Apr 11</td>
<td align="left">Apr 11</td>
<td align="left">Apr 28</td>
<td align="char" char=".">0.996</td>
<td align="char" char=".">72.3</td>
<td align="center">17</td>
<td align="char" char=".">0.04</td>
<td align="char" char=".">4.8</td>
<td align="char" char=".">122.5</td>
<td align="char" char=".">6.3</td>
<td align="char" char=".">0.79%</td>
<td align="center">165</td>
</tr>
<tr>
<td>IND</td>
<td align="char" char=".">1324.17</td>
<td align="left">Mar 6</td>
<td align="left">Mar 21</td>
<td align="left">Jun 8</td>
<td align="left">Jun 28</td>
<td align="char" char=".">0.997</td>
<td align="char" char=".">189.9</td>
<td align="center">36</td>
<td align="char" char=".">0.12</td>
<td align="char" char=".">2.4</td>
<td align="char" char=".">20.8</td>
<td align="char" char=".">5.9</td>
<td align="char" char=".">0.61%</td>
<td align="center">40316</td>
</tr>
<tr>
<td>IRL</td>
<td align="char" char=".">4.77</td>
<td align="left">Mar 7</td>
<td align="left">Mar 13</td>
<td align="left">Apr 17</td>
<td align="left">Apr 16</td>
<td align="char" char=".">0.962</td>
<td align="char" char=".">21.2</td>
<td align="center">29</td>
<td align="char" char=".">0.11</td>
<td align="char" char=".">1.7</td>
<td align="char" char=".">16.9</td>
<td align="char" char=".">13.7</td>
<td align="char" char=".">7.41%</td>
<td align="center">1768</td>
</tr>
<tr>
<td>IRN</td>
<td align="char" char=".">80.28</td>
<td align="left">Feb 12</td>
<td align="left">Mar 8</td>
<td align="left">Jul 14</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.819</td>
<td align="char" char=".">3.1</td>
<td align="center">17</td>
<td align="char" char=".">0.04</td>
<td align="char" char=".">2.3</td>
<td align="char" char=".">84.0</td>
<td align="char" char=".">11.5</td>
<td align="char" char=".">33.82%</td>
<td align="center">135755</td>
</tr>
<tr>
<td>ITA</td>
<td align="char" char=".">60.60</td>
<td align="left">Feb 15</td>
<td align="left">Mar 13</td>
<td align="left">Mar 20</td>
<td align="left">Apr 1</td>
<td align="char" char=".">0.940</td>
<td align="char" char=".">10.2</td>
<td align="center">8</td>
<td align="char" char=".">0.14</td>
<td align="char" char=".">2.2</td>
<td align="char" char=".">17.6</td>
<td align="char" char=".">28.7</td>
<td align="char" char=".">11.70%</td>
<td align="center">35442</td>
</tr>
<tr>
<td>KOR</td>
<td align="char" char=".">25.37</td>
<td align="left">Feb 14</td>
<td align="left">Feb 16</td>
<td align="left">Mar 14</td>
<td align="left">Mar 21</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">989.6</td>
<td align="center">13</td>
<td align="char" char=".">0.07</td>
<td align="char" char=".">1.2</td>
<td align="char" char=".">17.4</td>
<td align="char" char=".">4.3</td>
<td align="char" char=".">0.22%</td>
<td align="center">285</td>
</tr>
<tr>
<td>KWT</td>
<td align="char" char=".">4.05</td>
<td align="left">Apr 6</td>
<td align="left">May 5</td>
<td align="left">May 22</td>
<td align="left">Jun 6</td>
<td align="char" char=".">0.986</td>
<td align="char" char=".">21.8</td>
<td align="center">20</td>
<td align="char" char=".">0.09</td>
<td align="char" char=".">4.5</td>
<td align="char" char=".">51.0</td>
<td align="char" char=".">1.5</td>
<td align="char" char=".">2.83%</td>
<td align="center">573</td>
</tr>
<tr>
<td>LBN</td>
<td align="char" char=".">6.01</td>
<td align="left">Mar 4</td>
<td align="left">Mar 31</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">95.5</td>
<td align="center">2</td>
<td align="char" char=".">0.09</td>
<td align="char" char=".">9.9</td>
<td align="char" char=".">105.3</td>
<td align="char" char=".">3.6</td>
<td align="char" char=".">0.29%</td>
<td align="center">88</td>
</tr>
<tr>
<td>LUX</td>
<td align="char" char=".">0.58</td>
<td align="left">Mar 11</td>
<td align="left">Mar 19</td>
<td align="left">Apr 4</td>
<td align="left">Apr 4</td>
<td align="char" char=".">0.981</td>
<td align="char" char=".">29.5</td>
<td align="center">7</td>
<td align="char" char=".">0.21</td>
<td align="char" char=".">2.4</td>
<td align="char" char=".">12.1</td>
<td align="char" char=".">4.0</td>
<td align="char" char=".">3.82%</td>
<td align="center">111</td>
</tr>
<tr>
<td>MAR</td>
<td align="char" char=".">35.28</td>
<td align="left">Mar 10</td>
<td align="left">Mar 24</td>
<td align="left">Mar 28</td>
<td align="left">Apr 17</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">628.8</td>
<td align="center">13</td>
<td align="char" char=".">0.03</td>
<td align="char" char=".">2.5</td>
<td align="char" char=".">82.8</td>
<td align="char" char=".">3.6</td>
<td align="char" char=".">0.18%</td>
<td align="center">316</td>
</tr>
<tr>
<td>MDA</td>
<td align="char" char=".">3.55</td>
<td align="left">Mar 20</td>
<td align="left">Mar 25</td>
<td align="left">Jun 1</td>
<td align="left">Jun 15</td>
<td align="char" char=".">0.973</td>
<td align="char" char=".">25.9</td>
<td align="center">23</td>
<td align="char" char=".">0.06</td>
<td align="char" char=".">1.9</td>
<td align="char" char=".">33.7</td>
<td align="char" char=".">7.0</td>
<td align="char" char=".">5.40%</td>
<td align="center">960</td>
</tr>
<tr>
<td>MEX</td>
<td align="char" char=".">127.54</td>
<td align="left">Mar 13</td>
<td align="left">Mar 24</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="left">Jun 24</td>
<td align="char" char=".">0.954</td>
<td align="char" char=".">16.2</td>
<td align="center">42</td>
<td align="char" char=".">0.06</td>
<td align="char" char=".">1.8</td>
<td align="char" char=".">31.1</td>
<td align="char" char=".">25.4</td>
<td align="char" char=".">8.99%</td>
<td align="center">57326</td>
</tr>
<tr>
<td>MKD</td>
<td align="char" char=".">2.08</td>
<td align="left">Mar 16</td>
<td align="left">Mar 31</td>
<td align="left">Jun 25</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.927</td>
<td align="char" char=".">5.4</td>
<td align="center">9</td>
<td align="char" char=".">0.11</td>
<td align="char" char=".">3.4</td>
<td align="char" char=".">33.1</td>
<td align="char" char=".">10.1</td>
<td align="char" char=".">14.29%</td>
<td align="center">1488</td>
</tr>
<tr>
<td>MRT</td>
<td align="char" char=".">4.30</td>
<td align="center">May 6</td>
<td align="left">Jun 1</td>
<td align="left">Jun 3</td>
<td align="left">Jun 7</td>
<td align="char" char=".">0.996</td>
<td align="char" char=".">66.4</td>
<td align="center">4</td>
<td align="char" char=".">0.29</td>
<td align="char" char=".">5.1</td>
<td align="char" char=".">17.9</td>
<td align="char" char=".">5.3</td>
<td align="char" char=".">0.82%</td>
<td align="center">175</td>
</tr>
<tr>
<td>MYS</td>
<td align="char" char=".">31.19</td>
<td align="left">Mar 10</td>
<td align="left">Mar 17</td>
<td align="left">Mar 15</td>
<td align="left">Mar 30</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">2064.2</td>
<td align="center">7</td>
<td align="char" char=".">0.11</td>
<td align="char" char=".">1.7</td>
<td align="char" char=".">16.2</td>
<td align="char" char=".">2.8</td>
<td align="char" char=".">0.08%</td>
<td align="center">123</td>
</tr>
<tr>
<td>NGA</td>
<td align="char" char=".">185.99</td>
<td align="left">Mar 23</td>
<td align="left">Apr 25</td>
<td align="left">Jun 9</td>
<td align="left">Jun 24</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">405.4</td>
<td align="center">21</td>
<td align="char" char=".">0.16</td>
<td align="char" char=".">5.2</td>
<td align="char" char=".">33.1</td>
<td align="char" char=".">4.7</td>
<td align="char" char=".">0.13%</td>
<td align="center">1214</td>
</tr>
<tr>
<td>NLD</td>
<td align="char" char=".">17.02</td>
<td align="left">Mar 1</td>
<td align="left">Mar 22</td>
<td align="left">Mar 31</td>
<td align="left">Apr 8</td>
<td align="char" char=".">0.963</td>
<td align="char" char=".">15.4</td>
<td align="center">5</td>
<td align="char" char=".">0.20</td>
<td align="char" char=".">2.4</td>
<td align="char" char=".">12.6</td>
<td align="char" char=".">23.7</td>
<td align="char" char=".">7.26%</td>
<td align="center">6182</td>
</tr>
<tr>
<td>NPL</td>
<td align="char" char=".">28.98</td>
<td align="center">May 10</td>
<td align="left">Jun 2</td>
<td align="center">May 29</td>
<td align="left">Jun 20</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">953.4</td>
<td align="center">3</td>
<td align="char" char=".">0.34</td>
<td align="char" char=".">7.7</td>
<td align="char" char=".">22.5</td>
<td align="char" char=".">0.5</td>
<td align="char" char=".">0.04%</td>
<td align="center">55</td>
</tr>
<tr>
<td>PAK</td>
<td align="char" char=".">193.20</td>
<td align="left">Mar 11</td>
<td align="left">Apr 8</td>
<td align="left">Jun 11</td>
<td align="left">Jun 13</td>
<td align="char" char=".">0.997</td>
<td align="char" char=".">101.1</td>
<td align="center">17</td>
<td align="char" char=".">0.22</td>
<td align="char" char=".">4.0</td>
<td align="char" char=".">18.2</td>
<td align="char" char=".">4.4</td>
<td align="char" char=".">0.69%</td>
<td align="center">6677</td>
</tr>
<tr>
<td>PAN</td>
<td align="char" char=".">4.03</td>
<td align="left">Mar 15</td>
<td align="left">Mar 26</td>
<td align="left">Jul 10</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.848</td>
<td align="char" char=".">3.5</td>
<td align="center">10</td>
<td align="char" char=".">0.09</td>
<td align="char" char=".">2.5</td>
<td align="char" char=".">35.5</td>
<td align="char" char=".">4.8</td>
<td align="char" char=".">28.80%</td>
<td align="center">5808</td>
</tr>
<tr>
<td>PER</td>
<td align="char" char=".">31.78</td>
<td align="left">Mar 13</td>
<td align="left">Mar 6</td>
<td align="left">Jul 16</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.703</td>
<td align="char" char=".">3.2</td>
<td align="center">47</td>
<td align="char" char=".">0.03</td>
<td align="char" char=".">1.3</td>
<td align="char" char=".">68.9</td>
<td align="char" char=".">10.1</td>
<td align="char" char=".">52.66%</td>
<td align="center">83666</td>
</tr>
<tr>
<td>PHL</td>
<td align="char" char=".">103.32</td>
<td align="left">Mar 5</td>
<td align="left">Mar 23</td>
<td align="left">Jul 5</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.996</td>
<td align="char" char=".">142.4</td>
<td align="center">19</td>
<td align="char" char=".">0.04</td>
<td align="char" char=".">2.5</td>
<td align="char" char=".">58.0</td>
<td align="char" char=".">5.7</td>
<td align="char" char=".">0.78%</td>
<td align="center">4024</td>
</tr>
<tr>
<td>POL</td>
<td align="char" char=".">37.95</td>
<td align="left">Mar 6</td>
<td align="left">Apr 2</td>
<td align="left">Apr 17</td>
<td align="left">Jun 5</td>
<td align="char" char=".">0.993</td>
<td align="char" char=".">63.1</td>
<td align="center">20</td>
<td align="char" char=".">0.05</td>
<td align="char" char=".">3.4</td>
<td align="char" char=".">67.0</td>
<td align="char" char=".">8.3</td>
<td align="char" char=".">1.30%</td>
<td align="center">2474</td>
</tr>
<tr>
<td>PRT</td>
<td align="char" char=".">10.33</td>
<td align="left">Mar 11</td>
<td align="left">Mar 14</td>
<td align="left">Mar 31</td>
<td align="left">Apr 22</td>
<td align="char" char=".">0.982</td>
<td align="char" char=".">86.4</td>
<td align="center">16</td>
<td align="char" char=".">0.02</td>
<td align="char" char=".">0.9</td>
<td align="char" char=".">38.8</td>
<td align="char" char=".">7.1</td>
<td align="char" char=".">3.67%</td>
<td align="center">1896</td>
</tr>
<tr>
<td>ROU</td>
<td align="char" char=".">19.71</td>
<td align="left">Mar 15</td>
<td align="left">Mar 17</td>
<td align="left">Jul 14</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.909</td>
<td align="char" char=".">13.8</td>
<td align="center">21</td>
<td align="char" char=".">0.02</td>
<td align="char" char=".">1.1</td>
<td align="char" char=".">79.1</td>
<td align="char" char=".">11.7</td>
<td align="char" char=".">17.60%</td>
<td align="center">17343</td>
</tr>
<tr>
<td>RUS</td>
<td align="char" char=".">144.34</td>
<td align="left">Mar 18</td>
<td align="left">Mar 18</td>
<td align="center">May 22</td>
<td align="left">Jul 5</td>
<td align="char" char=".">0.984</td>
<td align="char" char=".">60.7</td>
<td align="center">44</td>
<td align="char" char=".">0.02</td>
<td align="char" char=".">1.4</td>
<td align="char" char=".">61.8</td>
<td align="char" char=".">3.4</td>
<td align="char" char=".">3.12%</td>
<td align="center">22543</td>
</tr>
<tr>
<td>SEN</td>
<td align="char" char=".">15.41</td>
<td align="left">Mar 28</td>
<td align="left">May 9</td>
<td align="left">Jun 8</td>
<td align="left">Jun 24</td>
<td align="char" char=".">0.998</td>
<td align="char" char=".">79.9</td>
<td align="center">1</td>
<td align="char" char=".">0.55</td>
<td align="char" char=".">11.5</td>
<td align="char" char=".">21.0</td>
<td align="char" char=".">4.3</td>
<td align="char" char=".">0.30%</td>
<td align="center">232</td>
</tr>
<tr>
<td>SMR</td>
<td align="char" char=".">0.03</td>
<td align="left">Mar 3</td>
<td align="left">Mar 13</td>
<td align="left">Mar 13</td>
<td align="left">Mar 19</td>
<td align="char" char=".">0.867</td>
<td align="char" char=".">2.9</td>
<td align="center">0</td>
<td align="char" char=".">0.41</td>
<td align="char" char=".">3.5</td>
<td align="char" char=".">10.4</td>
<td align="char" char=".">12.0</td>
<td align="char" char=".">25.32%</td>
<td align="center">42</td>
</tr>
<tr>
<td>SOM</td>
<td align="char" char=".">15.01</td>
<td align="left">Apr 6</td>
<td align="left">Apr 19</td>
<td align="left">Apr 15</td>
<td align="center">May 4</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">591.7</td>
<td align="center">0</td>
<td align="char" char=".">0.24</td>
<td align="char" char=".">3.7</td>
<td align="char" char=".">15.2</td>
<td align="char" char=".">6.0</td>
<td align="char" char=".">0.13%</td>
<td align="center">95</td>
</tr>
<tr>
<td>SRB</td>
<td align="char" char=".">7.06</td>
<td align="left">Mar 15</td>
<td align="left">Mar 25</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.931</td>
<td align="char" char=".">10.1</td>
<td align="center">15</td>
<td align="char" char=".">0.03</td>
<td align="char" char=".">1.9</td>
<td align="char" char=".">73.7</td>
<td align="char" char=".">5.1</td>
<td align="char" char=".">13.50%</td>
<td align="center">4763</td>
</tr>
<tr>
<td>SWE</td>
<td align="char" char=".">9.90</td>
<td align="left">Mar 7</td>
<td align="left">Mar 26</td>
<td align="left">Apr 14</td>
<td align="center">May 1</td>
<td align="char" char=".">0.935</td>
<td align="char" char=".">10.1</td>
<td align="center">16</td>
<td align="char" char=".">0.07</td>
<td align="char" char=".">2.1</td>
<td align="char" char=".">33.6</td>
<td align="char" char=".">14.7</td>
<td align="char" char=".">12.75%</td>
<td align="center">6311</td>
</tr>
<tr>
<td>TCD</td>
<td align="char" char=".">15.48</td>
<td align="left">Apr 21</td>
<td align="left">Apr 28</td>
<td align="left">Apr 30</td>
<td align="center">May 4</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">1387.0</td>
<td align="center">3</td>
<td align="char" char=".">0.22</td>
<td align="char" char=".">2.1</td>
<td align="char" char=".">9.2</td>
<td align="char" char=".">16.9</td>
<td align="char" char=".">0.10%</td>
<td align="center">75</td>
</tr>
<tr>
<td>THA</td>
<td align="char" char=".">68.86</td>
<td align="left">Mar 17</td>
<td align="left">Mar 29</td>
<td align="left">Mar 26</td>
<td align="left">Apr 1</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">3463.0</td>
<td align="center">0</td>
<td align="char" char=".">0.56</td>
<td align="char" char=".">4.8</td>
<td align="char" char=".">8.6</td>
<td align="char" char=".">3.6</td>
<td align="char" char=".">0.02%</td>
<td align="center">58</td>
</tr>
<tr>
<td>TUN</td>
<td align="char" char=".">11.40</td>
<td align="left">Mar 15</td>
<td align="left">Mar 30</td>
<td align="left">Mar 26</td>
<td align="left">Apr 1</td>
<td align="char" char=".">0.999</td>
<td align="char" char=".">659.7</td>
<td align="center">6</td>
<td align="char" char=".">0.29</td>
<td align="char" char=".">4.7</td>
<td align="char" char=".">16.4</td>
<td align="char" char=".">7.3</td>
<td align="char" char=".">0.09%</td>
<td align="center">50</td>
</tr>
<tr>
<td>TUR</td>
<td align="char" char=".">79.51</td>
<td align="left">Mar 12</td>
<td align="left">Mar 17</td>
<td align="left">Apr 9</td>
<td align="center">May 6</td>
<td align="char" char=".">0.990</td>
<td align="char" char=".">144</td>
<td align="center">21</td>
<td align="char" char=".">0.01</td>
<td align="char" char=".">1.0</td>
<td align="char" char=".">108.3</td>
<td align="char" char=".">5.1</td>
<td align="char" char=".">1.97%</td>
<td align="center">7851</td>
</tr>
<tr>
<td>USA</td>
<td align="char" char=".">323.13</td>
<td align="left">Feb 24</td>
<td align="left">Mar 23</td>
<td align="left">Apr 10</td>
<td align="center">May 16</td>
<td align="char" char=".">0.938</td>
<td align="char" char=".">10.2</td>
<td align="center">23</td>
<td align="char" char=".">0.03</td>
<td align="char" char=".">2.1</td>
<td align="char" char=".">81.6</td>
<td align="char" char=".">7.8</td>
<td align="char" char=".">12.18%</td>
<td align="center">196763</td>
</tr>
<tr>
<td>ZAF</td>
<td align="char" char=".">55.91</td>
<td align="left">Mar 22</td>
<td align="left">May 18</td>
<td align="left">Jul 14</td>
<td align="left">Jul 19</td>
<td align="char" char=".">0.968</td>
<td align="char" char=".">6.5</td>
<td align="center">21</td>
<td align="char" char=".">0.32</td>
<td align="char" char=".">6.6</td>
<td align="char" char=".">21.1</td>
<td align="char" char=".">3.7</td>
<td align="char" char=".">6.34%</td>
<td align="center">17728</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>While the inverse basic reproduction number <inline-formula id="inf237">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the SIR-model is clearly defined as the ratio of the recovery to infection rate, there are alternative definitions of the basic reproduction number <inline-formula id="inf238">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> using the effective reproduction factor <inline-formula id="inf239">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As discussed in detail in Sect. 4 of Ref. <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref> <inline-formula id="inf240">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has to be calculated from the convolution<disp-formula id="e18">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>of the number of daily cases <inline-formula id="inf241">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the serial interval distribution <inline-formula id="inf242">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> describing the probability for the time lag between a person&#x2019;s infection and the subsequent transmission of the virus to a second person. As different choices of the serial interval distribution are used in the literature this leads to differences in the calculated associated effective reproduction factors <inline-formula id="inf243">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As <inline-formula id="inf244">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is identical to the value <inline-formula id="inf245">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the starting time of the outbreak it is not clear in the moment that this <inline-formula id="inf246">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will be identical to the <inline-formula id="inf247">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the SIR model [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s2-4">
<title>2.4 Summary and Conclusion</title>
<p>In this work we derived for the first time an analytical approximation for the solution for the SIR-model equations with an accuracy better than 30 percent. The explicit approximation refers to the fraction of newly infected persons per day <inline-formula id="inf248">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of the relative reduced time with respect to the reduced peak time. This closed form of the analytical solution only depends on a single parameter <italic>k</italic>, the ratio of infection to recovery rates. We assume that this ratio is independent of time. As <inline-formula id="inf249">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be directly compared with the monitored death and infection rates in different countries, we see no advantage in using the more complicated SEIR-model which currently does not allow for a closed analytical solution. An analytic solution of the SIR model with an accuracy better than 5% is available as well from our yet unpublished work where we did not consider time-dependent <inline-formula id="inf250">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, but it has the disadvantage that it involves Lambert&#x2019;s function.</p>
<p>For the first time in the history of SIR-research (these equations have been discovered 93 years ago!) we thus have derived an analytical solution which can be applied successfully to all accumulated data of virus diseases in the world. Being of analytic form it is superior to all existing numerical simulations and results in the literature. We also discovered for the first time how to extract the value of <italic>k</italic> from the monitored data which is highly nontrivial. We applied this new method to the data taken for the Covid-19 pandemic waves in many countries. Our work includes an estimate on the effects of non-pharmaceutical interventions in these countries. This is possible as our analytical solution holds for arbitrary but given time dependencies <inline-formula id="inf251">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the infection rates.</p>
<p>An example, on how lockdown lifting can be modeled is described in <xref ref-type="app" rid="app8">Appendix H</xref>. The situation is depicted in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>. The lifting will increase <inline-formula id="inf252">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from its present value up to a value that might be close to the initial <inline-formula id="inf253">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. While the dynamics is altered, the final values remain unaffected by the dynamics, except, if the first pandemic wave is followed by a 2nd one. The values for <inline-formula id="inf254">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> provided in <xref ref-type="table" rid="T2">Tables 2</xref> and <xref ref-type="table" rid="T3">3</xref> provide a hint on how likely is a 2nd wave. These values correspond to the population fraction that had been infected already. While this fraction is extremely large in Peru (53%), it is still below <inline-formula id="inf255">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>%</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in several of the larger countries. The tables also report the unreported number of infections per reported number (column &#x201c;dark&#x201d;), estimated from the number of fatalities, reported infections, and the death probability <italic>f</italic>.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Same as <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> but with incomplete lifting (<inline-formula id="inf256">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) hundred days after breakout (<inline-formula id="inf257">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>100</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days). <bold>(A)</bold> infection rate <inline-formula id="inf258">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(B)</bold> reduced time <inline-formula id="inf259">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(C)</bold> daily rate of new infections <inline-formula id="inf260">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(D)</bold> cumulative fraction <inline-formula id="inf261">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of infected persons. In each panel we consider four basic types of reductions: 1) drastic (small <inline-formula id="inf262">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and rapid (<inline-formula id="inf263">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), 2) drastic (small <inline-formula id="inf264">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and late (<inline-formula id="inf265">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>40</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), 3) mild (<inline-formula id="inf266">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and rapid (<inline-formula id="inf267">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), and 4) mild (<inline-formula id="inf268">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and late (<inline-formula id="inf269">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>40</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). Remaining parameters due to Germany: <inline-formula id="inf270">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days, <inline-formula id="inf271">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>57</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days<sup>&#x2212;1</sup>, and <inline-formula id="inf272">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.989</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-593421-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>Publicly available datasets were analyzed in this study. This data can be found here: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://pomber.github.io/covid19/timeseries.json">https://pomber.github.io/covid19/timeseries.json</ext-link>.</p>
</sec>
<sec id="s4">
<title>Author Contributions</title>
<p>All authors listed have made a substantial, direct, and intellectual contribution to the work and approved it for publication.</p>
</sec>
<sec id="s5" sec-type="COI-statement">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kermack</surname>
<given-names>WO</given-names>
</name>
<name>
<surname>McKendrick</surname>
<given-names>AG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A contribution to the mathematical theory of epidemics</article-title>. <source>Proc R Soc A</source> (<year>1927</year>). <volume>115</volume>:<fpage>700</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kendall</surname>
<given-names>DG</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Deterministic and stochastic epidemics in closed populations</article-title>. In: <conf-name>Conference third Berkeley symposium on mathematical statistics and probability</conf-name>; 1955 Jul&#x2013;Aug. <volume>Vol. 4</volume>. <publisher-loc>Berkeley, CA</publisher-loc>: <publisher-name>University of California Press</publisher-name> (<year>1956</year>). p. <fpage>149</fpage>&#x2013;<lpage>65</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hethcode</surname>
<given-names>HW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The mathematics of infectious diseases</article-title>. <source>SIAM Rev</source> (<year>2000</year>) <volume>42</volume>:<fpage>599</fpage>&#x2013;<lpage>653</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/s0036144500371907</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Estrada</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Covid-19 and sars-cov-2. modeling the present, looking at the future</article-title>. <source>Phys Rep</source> (<year>2020</year>) <volume>869</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physrep.2020.07.005</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>O&#x2019;Regan</surname>
<given-names>SM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kelly</surname>
<given-names>TC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Korobeinikov</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>O&#x2019;Callaghan</surname>
<given-names>MJA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pokrovskii</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Lyapunov functions for SIR and SIRS epidemic models</article-title>. <source>Appl Math Lett</source> (<year>2010</year>) <volume>23</volume>:<fpage>446</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aml.2009.11.014</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Satsuma</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Willox</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ramani</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Grammaticos</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Carstea</surname>
<given-names>AS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Extending the SIR epidemic model</article-title>. <source>Phys Stat Mech Appl</source> (<year>2004</year>) <volume>336</volume>:<fpage>369</fpage>&#x2013;<lpage>75</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physa.2003.12.035</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cadoni</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>How to reduce epidemic peaks keeping under control the time-span of the epidemic</article-title>. <source>Chaos Solitons Fractals</source> (<year>2020</year>) <volume>138</volume>:<fpage>109940</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2020.109940</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cadoni</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gaeta</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Size and timescale of epidemics in the sir framework</article-title>. <source>Phys D</source> (<year>2020</year>) <volume>411</volume>:<fpage>132626</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physd.2020.132626</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chekroun</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kuniya</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Global threshold dynamics of an infection age-structured SIR epidemic model with diffusion under the Dirichlet boundary condition</article-title>. <source>J Diff Equ</source> (<year>2020</year>). <volume>269</volume>:<fpage>117</fpage>&#x2013;<lpage>48</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jde.2020.04.046</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Imron</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hariyanto</surname>
</name>
<name>
<surname>Yunus</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Surjanto</surname>
<given-names>SD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dewi</surname>
<given-names>NAC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Stability and persistence analysis on the epidemic model multi-region multi-patches</article-title>. <source>J Phys Conf Ser</source> (<year>2019</year>). <volume>1218</volume>: <fpage>012035</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/1218/1/012035</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Karaji</surname>
<given-names>PT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nyamoradi</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Analysis of a fractional SIR model with general incidence function</article-title>. <source>Appl Math Lett</source> (<year>2020</year>). <volume>108</volume>:<fpage>106499</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aml.2020.106499</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mohamadou</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Halidou</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kapen</surname>
<given-names>PT</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A review of mathematical modeling, artificial intelligence and datasets used in the study, prediction and management of Covid-19</article-title>. <source>Appl Intell</source> (<year>2020</year>). <volume>50</volume>, <fpage>3913</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10489-020-01770-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Samanta</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sahoo</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Das</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dynamics of an epidemic system with prey herd behavior and alternative resource to predator</article-title>. <source>J Phys Math Theor</source> (<year>2019</year>). <volume>52</volume>:<fpage>425601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1751-8121/ab264d</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sene</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>SIR epidemic model with mittag-leffler fractional derivative</article-title>. <source>Chaos Solitons Fractals</source> (<year>2020</year>). <volume>137</volume>:<fpage>109833</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2020.109833</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Simon</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>SIR epidemics with stochastic infectious periods</article-title>. <source>Stoch Process their Appl</source> (<year>2020</year>). <volume>130</volume>:<fpage>4252</fpage>&#x2013;<lpage>4274</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.spa.2019.12.003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tian</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Global stability in a networked SIR epidemic model</article-title>. <source>Appl Math Lett</source> (<year>2020</year>). <volume>107</volume>:<fpage>106444</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aml.2020.106444</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dehning</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zierenberg</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Spitzner</surname>
<given-names>FP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wibral</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neto</surname>
<given-names>JP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilcek</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Inferring change points in the spread of COVID-19 reveals the effectiveness of interventions</article-title>. <source>Science</source> (<year>2020</year>). <volume>369</volume>:<fpage>eabb9789</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.abb9789</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Barmparis</surname>
<given-names>GD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tsironis</surname>
<given-names>GP</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Estimating the infection horizon of covid-19 in eight countries with a data-driven approach</article-title>. <source>Chaos Solitons Fractals</source> (<year>2020</year>) <volume>135</volume>:<fpage>109842</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2020.109842</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kr&#xf6;ger</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schlickeiser</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Analytical solution of the SIR-model for the temporal evolution of epidemics. part a: time-independent reproduction factor</article-title>. <source>J Phys A</source> (<year>2020</year>). <comment>53:505601</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.20944/preprints202007.0416.v1</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ferguson</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Laydon</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nedjati-Gilani</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Impact of non-pharmaceutical interventions (NPIs) to reduce COVID-19 mortality and healthcare demand</source>. <publisher-name>London: Imperial College London</publisher-name> (<year>2020</year>) <pub-id pub-id-type="doi">10.25561/77482</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schlickeiser</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kr&#xf6;ger</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dark numbers and herd immunity of the first covid-19 wave and future social interventions</article-title>. <source>Epidem Int J</source> (<year>2020</year>). <volume>4</volume>:<fpage>000152</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.23880/eij-16000152</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Flaxman</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mishra</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mishra</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gandy</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Unwin</surname>
<given-names>HJT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mellan</surname>
<given-names>TA</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Estimating the effects of non-pharmaceutical interventions on Covid-19 in Europe</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2020</year>) <volume>584</volume>:<fpage>257</fpage>&#x2013;<lpage>261</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-020-2405-7</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sch&#xfc;ttler</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schlickeiser</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schlickeiser</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kr&#xf6;ger</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Covid-19 predictions using a gauss model, based on data from april 2</article-title>. <source>Physics</source> (<year>2020</year>). <volume>2</volume>:<fpage>197</fpage>&#x2013;<lpage>212</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/physics2020013</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schlickeiser</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schlickeiser</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Gaussian model for the time development of the sars-cov-2 corona pandemic disease. predictions for Germany made on 30 March 2020</article-title>. <source>Physics</source> (<year>2020</year>) <volume>2</volume>:<fpage>164</fpage>&#x2013;<lpage>70</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/physics2020010</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kr&#xf6;ger</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schlickeiser</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Gaussian doubling times and reproduction factors of the Covid-19 pandemic disease</article-title>. <source>Front Phys</source> (<year>2020</year>). <volume>8</volume>:<fpage>276</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2020.00276</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schlickeiser</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kr&#x00F6;ger</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>First consistent determination of the basic reproduction number for the first Covid-19 wave in 71 countries from the SIR-epidemics model with a constant ratio of recovery to infection rate</article-title>. <source>Global J Front Res F</source> (<year>2020</year>). <volume>20</volume>:<fpage>37</fpage>&#x2013;<lpage>43</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3929/ethz-b-000456421</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
<app-group>
<app id="app1">
<title>APPENDIX A: NON-PARAMETRIC SOLUTION OF THE SIR MODEL</title>
<p>We start from the Eq. 19 from part A<disp-formula id="eA1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A1)</label>
</disp-formula>and substitute<disp-formula id="eA2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A2)</label>
</disp-formula>Consequently, as the cumulative number of new infections is given (see Eq. 37 from part A) by<disp-formula id="eA3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A3)</label>
</disp-formula>with the abbreviation <inline-formula id="inf273">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the initial value. This inverse relation <inline-formula id="inf274">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the general solution of the SIR-model for constant <italic>k</italic>. It is not in parametrized form.</p>
<sec>
<title>APPENDIX A.1: Maximum of <italic>j</italic>
</title>
<p>Taking the derivative of Eq. 37 from part A with respect to &#x3c4; we obtain<disp-formula id="eA4">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A4)</label>
</disp-formula>or the exact SIR relation<disp-formula id="eA5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A5)</label>
</disp-formula>
<xref ref-type="disp-formula" rid="eA5">Equation A5</xref> provides<disp-formula id="eA6">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A6)</label>
</disp-formula>The maximum value <inline-formula id="inf275">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> occurs for <inline-formula id="inf276">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> providing<disp-formula id="eA7">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A7)</label>
</disp-formula>Setting <inline-formula id="inf277">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> yields<disp-formula id="eA8">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A8)</label>
</disp-formula>which is of the form of Eq. G1 from part A, and solved in terms of the non-principal Lambert function <inline-formula id="inf278">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as<disp-formula id="eA9">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A9)</label>
</disp-formula>so that<disp-formula id="eA10">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A10)</label>
</disp-formula>The maximum value is then given by<disp-formula id="eA11">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A11)</label>
</disp-formula>and this can also be written as <inline-formula id="inf279">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf280">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="disp-formula" rid="eA10">Eq. A10</xref>. According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref> the reduced peak time in the dimensionless rate of new infections is then given by<disp-formula id="eA12">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A12)</label>
</disp-formula>which is the only quantity depending besides on <italic>k</italic> also on &#x3b5; via <inline-formula id="inf281">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In order to have our approximation depending only on <italic>k</italic> we therefore introduce the relative reduced time with respect to the peak reduced time<disp-formula id="eA13">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(A13)</label>
</disp-formula>which is still exact, independent of &#x3b5; and only determined by the value of <italic>k</italic>.</p>
</sec>
</app>
<app id="app2">
<title>APPENDIX B: APPROXIMATING THE FUNCTION <inline-formula id="inf282">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</title>
<p>The function <inline-formula id="inf283">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="eA3">Eq. A3</xref> vanishes for <inline-formula id="inf284">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, or <inline-formula id="inf285">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the solution<disp-formula id="eb1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(B1)</label>
</disp-formula>where &#x3ba; was already stated in the introduction. According to <xref ref-type="disp-formula" rid="eA13">Eq. A13</xref> the value <inline-formula id="inf286">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponds to <inline-formula id="inf287">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, so the maximum value of the cumulative number of new infections is <inline-formula id="inf288">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Moreover, the function <inline-formula id="inf289">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> attains its maximum value <inline-formula id="inf290">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf291">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As approximation we use<disp-formula id="eB2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>for&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>for&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mtext>for&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mtext>for&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(B2)</label>
</disp-formula>which is shown in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure B1</xref> in comparison with the function <inline-formula id="inf292">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The agreement is reasonably well with maximum deviations less than 30%.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE B1</label>
<caption>
<p>Comparison of the approximation (B2) with the exact curve for <inline-formula id="inf293">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different values of <italic>k</italic>. Vertical solid lines mark the position of the maximum of the function.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-593421-g008.tif"/>
</fig>
</app>
<app id="app3">
<title>APPENDIX C: APPROXIMATIONS FOR <italic>J</italic> (&#x3c4;)</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F10">Figure C1</xref> demonstrates that <inline-formula id="inf295">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is always smaller than <inline-formula id="inf296">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In order to calculate the integral in <xref ref-type="disp-formula" rid="eA13">Eq. A13</xref> with the approximation <xref ref-type="disp-formula" rid="eb1">Eq. B1</xref> we then have to investigate two cases: 1) For <inline-formula id="inf297">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf298">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> only the function <inline-formula id="inf299">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> contributes and<disp-formula id="eC1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C1)</label>
</disp-formula>2) For <inline-formula id="inf300">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> both functions <inline-formula id="inf301">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf302">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> contribute and<disp-formula id="eC2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C2)</label>
</disp-formula>with<disp-formula id="eC3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C3)</label>
</disp-formula>denoting the relative time corresponding to the value <inline-formula id="inf303">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We consider each case in turn.</p>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE C1</label>
<caption>
<p>The ratio <inline-formula id="inf304">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of <italic>k</italic>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-593421-g009.tif"/>
</fig>
<sec>
<title>
<bold>Appendix C.1 Case (1): <italic>J &#x2264; 1 &#x2212; k, J<sub>0</sub> &#x3c; 1 &#x2212; k</italic>
</bold>
</title>
<p>Here <xref ref-type="disp-formula" rid="eC1">Eq. C1</xref> provides<disp-formula id="eC4">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C4)</label>
</disp-formula>so that the difference of <xref ref-type="disp-formula" rid="eC3">Eqs C3</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eC4">C4</xref> yields<disp-formula id="eC5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C5)</label>
</disp-formula>or after inversion<disp-formula id="eC6">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C6)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec>
<title>Appendix C.2 Case (2): <italic>J &#x2265; 1 &#x2212; k &#x3e; J<sub>0</sub>
</italic>
</title>
<p>Here <xref ref-type="disp-formula" rid="eC2">Eq. C2</xref> with <xref ref-type="disp-formula" rid="eC3">Eq. C3</xref> yields<disp-formula id="eC7">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C7)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ4">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>so that<disp-formula id="eC8">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C8)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>After straightforward but tedious algebra we obtain<disp-formula id="eC9">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C9)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="eC10">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C10)</label>
</disp-formula>and consequently<disp-formula id="eC11">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(C11)</label>
</disp-formula>Using the identities <inline-formula id="inf308">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>tanh</mml:mtext>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf309">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>coth</mml:mtext>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we combine the results <xref ref-type="disp-formula" rid="eC6">Eqs C6</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eC11">C11</xref> to the analytical approximation of the SIR-model equations at all reduced times, stated in <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eqs 10</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e12">12</xref> above. A comparison with the exact numerical solution of the SIR model is provided in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure C2</xref>. The corresponding <inline-formula id="inf310">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is obtained from <inline-formula id="inf311">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> via <xref ref-type="disp-formula" rid="eA5">Eqs A5</xref>.</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE C2</label>
<caption>
<p>Comparison for <bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf312">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf313">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> between exact solution of the SIR model (green) and the approximant used here (black) for various <italic>k</italic>. Our approximant [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] in terms of Lambert&#x2019;s function is shown as well, but coincides with the exact solution (green) in this representation.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-593421-g010.tif"/>
</fig>
</sec>
</app>
<app id="app4">
<title>APPENDIX D: SI-LIMIT <inline-formula id="inf314">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</title>
<p>In the limit <inline-formula id="inf315">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eA7">Eq. A7</xref> provides <inline-formula id="inf316">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> so that with <inline-formula id="inf317">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the time scale (<xref ref-type="disp-formula" rid="eC3">Eq. C3</xref>) becomes<disp-formula id="eD1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(D1)</label>
</disp-formula>With this result<disp-formula id="eD2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(D2)</label>
</disp-formula>Consequently, the cumulative number <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> and the rate <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref> in this case for all times correctly reduce to<disp-formula id="eD3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>tanh</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(D3)</label>
</disp-formula>
</p>
</app>
<app id="app5">
<title>APPENDIX E: RELATIONSHIP BETWEEN <inline-formula id="inf318">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> AND <italic>K</italic>
</title>
<p>Here we prove <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref>. According to paper A the quantity <inline-formula id="inf319">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given by <inline-formula id="inf320">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with<disp-formula id="equ6">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(E1)</label>
</disp-formula>where <italic>e</italic> denotes Euler&#x2019;s number and <inline-formula id="inf321">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the non-principal solution of Lambert&#x2019;s equation <inline-formula id="inf322">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="disp-formula" rid="eE1">Equation E1</xref> is of the form <inline-formula id="inf323">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> upon identifying <inline-formula id="inf324">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf325">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf326">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf327">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. From paper A we thus know that <inline-formula id="inf328">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> holds, or equivalently<disp-formula id="eE2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(E2)</label>
</disp-formula>This is readily solved for <italic>k</italic>, and thus proves <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref>.</p>
</app>
<app id="app6">
<title>APPENDIX F: TIME OF MAXIMUM IN THE MEASURED DIFFERENTIAL RATE <inline-formula id="inf329">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</title>
<p>One has <inline-formula id="inf330">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf331">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2032;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> since <inline-formula id="inf332">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2032;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> if we let the prime denote a derivative with respect to &#x3c4;. The maximum in <inline-formula id="inf333">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> thus fulfills<disp-formula id="eE1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2032;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(E1)</label>
</disp-formula>or equivalently,<disp-formula id="equ7">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(E2)</label>
</disp-formula>From part A we know that<disp-formula id="eE3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(E3)</label>
</disp-formula>and our <inline-formula id="inf334">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> solves <inline-formula id="inf335">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. That is, <inline-formula id="inf336">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>&#x27;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. If <italic>a</italic> does not depend on time, <inline-formula id="inf337">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, but this is not generally the case. To find <inline-formula id="inf338">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf339">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> one has to solve <xref ref-type="disp-formula" rid="eE1">Eq. E1</xref>, or <xref ref-type="disp-formula" rid="eE2">Eq. E2</xref>. <xref ref-type="disp-formula" rid="eE2">Equation E2</xref> with <xref ref-type="disp-formula" rid="eE3">Eq. E3</xref> is solved by<disp-formula id="eE4">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(E4)</label>
</disp-formula>with<disp-formula id="eE5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(E5)</label>
</disp-formula>The corresponding <italic>j</italic> is, according to <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref>,<disp-formula id="eE6">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(E6)</label>
</disp-formula>The smaller <inline-formula id="inf340">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the closer is <inline-formula id="inf341">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf342">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</app>
<app id="app7">
<title>APPENDIX G: FITTING THE DATA</title>
<p>As discussed in length in paper A we base our analysis of existing data on the reported cumulative number of deaths, <inline-formula id="inf343">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, from which we estimate the cumulative number of infections <inline-formula id="inf344">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>200</mml:mn>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf345">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;days. From the cumulative value <inline-formula id="inf346">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the time <inline-formula id="inf347">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the maximum in <inline-formula id="inf348">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we estimate <italic>k</italic> via <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref> upon assuming <inline-formula id="inf349">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Similarly, <inline-formula id="inf350">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is estimated from <inline-formula id="inf351">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. These <inline-formula id="inf352">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>k</italic>, <inline-formula id="inf353">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are not the final values, but provide starting values which are then used in the minimization of the deviation between measured and modeled <inline-formula id="inf354">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The minimization is performed assuming the time-dependent <inline-formula id="inf355">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> parameterized by <xref ref-type="disp-formula" rid="eH1">Eq. H1</xref> involving parameters <inline-formula id="inf356">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf357">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf358">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf359">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf360">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf361">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. While <inline-formula id="inf362">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given by the integrated <inline-formula id="inf363">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we use three strategies to model <inline-formula id="inf364">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: i) the numerical solution of the SIR model, ii) the approximant <inline-formula id="inf365">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf366">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> developed in part A, and iii) the approximant <inline-formula id="inf367">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> with <inline-formula id="inf368">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf369">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> specified by <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref>. Because the numerical solution (i) is extremely well approximated by (ii), and (ii) and (iii) compared to (i) not prone to numerical instabilities at small and large <inline-formula id="inf370">
<mml:math>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula>, we present results only for method (iii), as they can be readily reproduced by a reader without Lambert&#x2019;s function at hand.</p>
</app>
<app id="app8">
<title>APPENDIX H: MODELING OF LOCKDOWN LIFTING</title>
<p>Similarly to the lockdown modeling a later lifting of the NPIs can be modeled by adopting the infection rate<disp-formula id="eH1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>stop</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(H1)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf371">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the stop time of the lockdown still represented by the infection rate <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref>, and where <inline-formula id="inf372">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref>. The infection rate after <inline-formula id="inf373">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is assumed to be<disp-formula id="eH2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>stop</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>tanh</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mtext>for&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mtext>for&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(H2)</label>
</disp-formula>with <inline-formula id="inf374">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the quarantine factor reached at the time <inline-formula id="inf375">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of lifting. Together with the reduced time given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. 16</xref> we now find<disp-formula id="eH3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>stop</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x398;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(H3)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="eH4">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>stop</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>ln</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cosh</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(H4)</label>
</disp-formula>with <inline-formula id="inf376">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. 16</xref>. For the four basic types of <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> we demonstrate in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref> the effect of incomplete lifting.</p>
</app>
</app-group>
</back>
</article>