换元积分法分为两种类型,第一种称为凑微分法,也称为第一类换元法,由复合函数求导公式导出,对应于微分形式的不变性。根据复合函数求导公式有
如果,则有
根据不定积分的定义可以得到
由于
因此有
这种方法的关键是将函数写成一个函数与另一个函数的导数
的乘积。根据凑微分法计算不定积分
凑出,有
这种方法的关键步骤是凑出所需要的复合函数的微分。计算下面不定积分
这里凑出,有
第二种换元法称为变量替换法,同样根据复合函数的求导公式求出。对于下面的不定积分
令
如果在区间
内单调且可导,反函数
存在,则有
式(1.27)的右侧积出之后,用将t替换回
即可。下面举例子计算下面积分
这里的困难主要是,因此令
,则
,从而有
