Quadrilogistic model applied to covid-19 deaths in Brazil, Minas Gerais and two of its cities

Authors

DOI:

https://doi.org/10.18607/ES20241317818


Keywords:

Mathematical modeling, Generalized reduced gradient, Epidemiological analysis, Mortality forecasting, Data fitting, Pandemic

Abstract

The behavior of death cases accumulated in the COVID-19 pandemic suggests several phases of growth, which begin more slowly, go through a high growth rate and end with a tendency towards stability. Therefore, the main objective of this work is to model and analyze the quality of the fit of these data using the quadrilogistic growth model, considering four waves of growth in the number of deaths. The analysis was carried out for Brazil, the state of Minas Gerais, and the cities of Divinópolis and Formiga, in the Center-West of Minas Gerais. Initial estimates for the parameters were made based on official data and optimized using the Generalized Reduced Gradient method. The results showed that Minas Gerais had the lowest mean absolute percentage error and Brazil had the highest. In addition, all the regions analyzed had a high coefficient of determination, showing that all the model projections and official data have a robust linear correlation. It can be concluded that the model used significantly captured the growth dynamics of the number of deaths accumulated in the pandemic, including equilibrium and inflection points.

Author Biographies

  • José Sérgio Domingues, Instituto Federal de Minas Gerais - Campus Formiga

    Doutor em Engenharia Mecânica/Bioengenharia pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Mestre em Modelagem Matemática e Computacional pelo Centro Federal de Educação Tecnoógica de Minas Gerais (CEFET-MG). Especialista em Matemática pela UFMG. Graduado em Matemática pela UNIFEMM. Professor da área acadêmica de Matemática do Instituto Federal de Minas Gerais (IFMG) - Campus Formiga.

  • Mayra Carolina Arantes, Instituto Federal de Minas Gerais - Campus Formiga

    Possui graduação em Licenciatura em Matemática e curso técnico em Informática integrado ao Ensino Médio, ambos pelo Instituto Federal de Minas Gerais - Campus Formiga. Ao longo da graduação atuou em: PIBID, Programa Residência Pedagógica, monitorias, projetos de pesquisa e de extensão, além de produção e apresentação de trabalhos científicos e ministração de minicursos em eventos. 

  • Gabriela Fonseca Castro, Instituto Federal de Minas Gerais - Campus Formiga

    Graduada em Licenciatura em Matemática pelo Instituto Federal de Minas Gerais - Campus Formiga, tendo atuado como professora de ensino básico em escolas públicas estaduais do município de Formiga-MG, participado de projetos de pesquisa de iniciação científica com produção de trabalhos científicos, além de atuar como Bolsista do Programa de Residência Pedagógica.

Published

2024-12-13 — Updated on 2024-12-26

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How to Cite

Domingues, J. S., Carolina Arantes, M., & Fonseca Castro, G. (2024). Quadrilogistic model applied to covid-19 deaths in Brazil, Minas Gerais and two of its cities. E&S Engineering and Science, 13(3), 1-17. https://doi.org/10.18607/ES20241317818 (Original work published 2024)