Весьма эффективным методом интегрирования является метод замены переменной интегрирования, в результате чего заданный интеграл заменяется другим интегралом. Для нахождения интеграла
можно заменить переменную
новой переменной
, связанной с
подходящей формулой
. Определив из этой формулы
и подставляя, получим
![\displaystyle \int f(x)dx=\int f\left [ \varphi (t) \right ]\varphi '(t)dt=\int F(t)dt.](https://math-helper.ru/wp-content/plugins/latex/cache/tex_08ee38ecc42589af8be2ab8d673f66dd.gif)
Если полученный интеграл с новой переменной интегрирования
будет найден, то преобразовав результат к переменной
, пользуясь исходной формулой
получим искомое выражение заданного интеграла.Например, чтобы найти интеграл
, положим
.Тогда
и
Или иначе: пусть
. Отсюда
и

Полученные результаты отличаются постоянным слагаемым 2; оба они правильные, в чем можно убедиться путем их дифференцирования.
Как показано в этом примере, при замене переменной можно брать как формулу
, выражающую
через
, так и формулу
, выражающую
через
.
Выбор удачной формулы (подстановки) для замены переменной имеет большое значение. Вместе с тем дать одно общее правило для выбора хорошей подстановки невозможно. Некоторые частные правила для важнейших типов интегралов даются ниже.
Пример 1. Найти интегралы:
1) 
2) 
3) ![\displaystyle \int \frac{xdx}{\sqrt[3]{x^{2}+a}};](https://math-helper.ru/wp-content/plugins/latex/cache/tex_01115c6eac8bdfc1f5f1e1784578b939.gif)
4) 
5) 
6) 
Решение.
1) Полагаем
; дифференцируем
, подставляем в подынтегральное выражение, находим полученный новый интеграл и возвращаемся к заданной переменной
:

2) Положим
. Тогда
и
3) Применим подстановку
, имеем
и
![\displaystyle \int \frac{xdx}{\sqrt[3]{x^{2}+a}}=\frac{1}{2}\int \frac{dz}{\sqrt[3]{z}}=\frac{1}{2}\int z^{-\frac{1}{3}}dz=\frac{1}{2}\cdot \frac{3}{2}z^{\frac{2}{3}}+C=\frac{3}{4}\sqrt[3]{(x^{2}+a)^{2}}+C.](https://math-helper.ru/wp-content/plugins/latex/cache/tex_295cfaee4a646d1aa40c823b2dee9520.gif)
4) Подстановка
дает
и

5) Берем подстановку
, дифференцируем
, определяем
, подставляем в подынтегральное выражение, интегрируем и возвращаемся к переменной
:

6) Полагая
, получим
,


