Lexikon der Mathematik: Substitutionsregel
Regel der Form
für Intervalle i, j, eine stetige Funktion f : i → ℝ und eine stetig differenzierbare Funktion ϕ : j → i.
Dies liest man aus der Kettenregel einfach ab. Man merkt sich diese Regel meist in der Form: \(\varphi (t),\frac{ds}{dt}={\varphi}{^{\prime}}(t)\) ; ‚läuft‘ t bis x, dann läuft s = ϕ(t) bis ϕ(x).
Aus der o. a. Regel erhält man über den Fundamentalsatz der Differential- und Integralrechnung die entsprechende Regel für das bestimmte Integral:
wenn mit −∞ < α< β< ∞ oben speziell j = [α, β] ist.
Manchmal ist es günstiger, anders zu substituieren: In einem Intervall, in dem ϕ′ konstantes Vorzeichen hat (dazu genügt, daß ϕ′ dort keine Nullstelle hat), ist ϕ umkehrbar. Mit der zugehörigen Umkehrfunktion ψ gilt
und die o. a. Regel lautet dann (für ψ anstelle von ϕ sowie s und t vertauscht) :
Wertet man dies an der Stelle ϕ(x) statt x aus, so erhält man
Für den mehrdimensionalen Fall vgl. Transformationssatz für Riemann-Integrale auf dem ℝn.
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