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出典検索?: "置換積分"
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微分積分学において置換積分(ちかんせきぶん, 英語: Integration by substitution)は、変数変換を用いて積分を計算する積分法である。 連続関数 f(x) と微分可能関数 x = g(t) について次の等式が成り立つ[注 1]。 ∫ f ( x ) d x = ∫ f ( g ( t ) ) g ′ ( t ) d t . {\displaystyle \int f(x)\,dx=\int f(g(t))g'(t)\,dt.} 導出には以下のように連鎖律と微分積分学の基本定理を用いる[1]。 d d t ∫ f ( x ) d x = d d x ∫ f ( x ) d x ⋅ d x d t = f ( x ) g ′ ( t ) = f ( g ( t ) ) g ′ ( t ) = d d t ∫ f ( g ( t ) ) g ′ ( t ) d t . {\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {d}{dt}}\int f(x)\,dx&={\frac {d}{dx}}\int f(x)\,dx\cdot {\frac {dx}{dt}}\\&=f(x)g'(t)=f(g(t))g'(t)\\&={\frac {d}{dt}}\int f(g(t))g'(t)\,dt.\end{aligned}}} この等式から変換公式の両辺の不定積分は t で微分したときに等しいことから、定数項の違いを除いて等しいことが帰結される。 また、変換公式は形式的に f(x) = f(g(t)) と dx = g'(t)?dt に分けて考えることができる[2]。後者は厳密には微分形式の理論によって正当化され、後述する多変数の置換積分と併せて積分の変数変換を一般化する。「微分形式#座標変換と積分」も参照 定積分で変数変換する際には、以下のように積分区間も変換される[1]。 ∫ g ( a ) g ( b ) f ( x ) d x = ∫ a b f ( g ( t ) ) g ′ ( t ) d t . {\displaystyle \int _{g(a)}^{g(b)}f(x)\,dx=\int _{a}^{b}f(g(t))g'(t)\,dt.}
一変数の置換
不定積分の置換積分
定積分の置換積分