どこを t と置けばいいのか?置換積分の基本と根号が入った形
の を と呼びます。 を で微分すると で、それが式の前に立っている。
の中身に名前をつけただけで、 の積分に変わりました。中身の微分が式の中にそろっているとき、この置きかえが通ります。
根号が入った形でも同じです。置く場所が変わるだけ。
合成関数の微分を裏返す
の導関数を とします。 を で微分すると、外側と内側の微分がかかり合います。
両辺を積分の形に書き直したものが、置換積分の式です。
を と書けば、右辺は 。つまり の世界で を計算し、最後に を に戻せばよいことになります。
冒頭の式では 、、。 が式にそろっていたのは偶然ではなく、 を微分すれば必ず現れる形だからです。
という書き方
計算では から を作り、分母を払った形で書きます。
と は分数の分子と分母ではありませんが、置換のあいだはこの書き方で答えにたどり着きます。 を にとり替える換算表だと思えばよい。
なら 。式の中の をまるごと に置きかえます。

型 1:中身の微分がそろっている
積の形になっていて、片方がもう片方の中身の微分になっている。この形では中身を と置きます。
見分けるときは、いちばん外側の関数の中身に目をつける。その中身を微分した式が、積のもう一方にあるかを見ます。
例 1:
外側は 4 乗で、中身は 。微分すると で、これが前に立っています。
と置くと 。
を展開すると 12 次の多項式になりますが、置きかえれば の積分 1 行で済みます。
例 2:
根号の中身は で、微分すると 。式にあるのは だけで、 が足りません。
と置くと だから、 と読みかえます。
定数のずれは前に出して調整できます。足りない部分が や のような文字だと、この手は通らない。
例 3:
同じ で置きます。根号が分母にあっても、中身の微分がそろっていれば扱いは変わらない。
答えを微分すると になり、もとに戻ります。
型 2:根号そのものを と置く
中身の微分がそろっていないときは、根号を丸ごと と置く手があります。 とし、 のほうを で表す。
なら から 、 です。
根号が消えて、 の多項式や分数式になります。
根号を t と置く
両辺を 2 乗して x = t の式にする
dx = (x の式)’ dt に書きかえる
例 4:
と置きます。、、。
に戻します。、。
根号を含む式が、途中では という多項式に変わっていました。

例 5:
根号が 2 か所にあるので、 と置きます。、。
だから で、絶対値は外せます。
分母の と から現れた が約分され、式が一気に短くなりました。
例 6:
を と割って読みます。 と置けば 、。
に戻します。
奇数乗の から を 1 つ抜いて にあずけ、残った を と書きかえました。
例 7:
と置きます。、。
に戻して 。
を展開してから をかける道もありますが、6 次の多項式を書き下すことになります。
に戻す
不定積分では、答えを の式に戻すまでが計算です。 の式のまま止めると、もとの関数の原始関数になっていません。
戻すときは、置いた式をそのまま代入する。 なら は 、 は です。
の 3 乗を と書いてもよい。どちらでも同じ式になります。
置きかえても進まない形
に を当ててみます。 ですが、式のどこにも がありません。
が残ってしまい、 だけの積分になりません。中身の微分がそろわず、根号を と置いても が根号のまま残る形です。この型は三角関数で置きかえることになります。
置換が効くかどうかは、置いたあとに が消えるかどうかで決まります。
を求めるとき、 と置くとよいのはどれですか。
で と置いたとき、 はどれに変わりますか。
の両辺を で微分して 、つまり です。 は逆向きに解いた形で、 を で表すときの式になります。
中身の微分がそろっていれば中身を と置き、そろっていなければ根号を と置いて のほうを書きかえる。どちらの道でも、 だけの式になった時点で計算が進みます。











x3−2 を微分すると 3x2 で、式の x2 と定数倍だけ違う形です。dt=3x2dx から x2dx=31dt と読みかえると、31∫t7dt になります。