من أجل حلول X1,…,Xn للجملة المتجانسة، يكون الفرونسكيان هو W(t)=det(X1(t),…,Xn(t)). وبحسب التشاكل السابق، إما أن ينعدم W تطابقا (فالعائلة مرتبطة) وإما ألا ينعدم أبدا (جملة أساسية)؛ وكمّيا، لدينا W′=tr(A(t))W، ومنه
W(t)=W(t0)exp(∫t0ttrA(s)ds)(صيغة ليوفيل).
أمثلة
مثال 16.7 (التحقق من ليوفيل على معادلة أويلر)
على (0,∞)، تقبل المعادلة t2y′′+ty′−y=0 الحلين y1(t)=t وy2(t)=t1 (بالتعويض). وفرونسكيانهما:
W(t)=det(t1t1−t21)=−t1−t1=−t2,
لا ينعدم أبدا: فهما جملة أساسية. ولنتحقق الآن من ليوفيل: في الصيغة الموحدة y′′+t1y′−t21y=0، يكون أثر المصفوفة المرافقة A(t)=(0t211−t1) هو −t1، ومنه
W(t)=W(1)exp(−∫1tsds)=−2e−lnt=−t2.✓
والخلاصة: يتنبأ ليوفيل بشكل الفرونسكيان قبل معرفة أي حل — وهنا، بأن W يجب أن يكون tc؛ وهذا هو ما يشغّل طريقة خفض الرتبة (القضية 16.15)، حيث تحدد معرفة y1 وشكل الفرونسكيان الحل y2 بمكاملة واحدة.
مثال 16.5 (تشاكل التقويم، بصورة ملموسة)
من أجل y′′+y=0، منظورا إليها بوصفها الجملة X′=(0−110)X مع X=(y,y′): تقول المبرهنة إن فضاء الحلول مستو، وإن X↦X(0)=(y(0),y′(0)) تشاكل تقابلي على R2. والحلان cos وsin يقوَّمان إلى (1,0) و(0,1) — وهما الأساس القانوني للفضاء R2 — ومنه فهما يشكلان أساسا لفضاء الحلول، وكل حل يكتب
y(t)=y(0)cost+y′(0)sint,
مع قراءة المعاملين مباشرة من المعطيات الابتدائية، دون أي جملة خطية تُحل. والخلاصة: اختيار الجملة الأساسية التي قيمها الابتدائية هي الأساس القانوني (هنا cos,sin) هو بالضبط اختيار أعمدة المصفوفة etA؛ وتشاكل التقويم هو السبب في أن الشروط الابتدائية توسّم المسارات — وهو المضمون الهندسي “للديناميكا الحتمية” في حالة المعادلات الخطية.