曲线积分变量替换详解：化简定积分
本文详细解释如何通过变量替换，将定积分 $int_0^1 frac{y^2}{sqrt{1-y^2}}dy$ 简化为 $int_0^{frac{pi}{2}}sin^2tdt$。 许多同学在处理这类积分时会遇到困难。
并非采用极坐标变换，而是利用简单的变量替换法即可解决。 关键在于选择合适的替换变量。
解题步骤：
我们选择替换变量 $y = sin(t)$。 由于原积分区间为 $0 le y le 1$，则对应的 $t$ 的区间为 $0 le t le frac{pi}{2}$。在这个区间内，$sin(t)$ 和 $cos(t)$ 均为非负数。
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替换变量: 将 $y = sin(t)$ 代入原积分式：$int_0^1 frac{y^2}{sqrt{1-y^2}}dy$
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替换积分限: 当 $y = 0$ 时，$t = 0$；当 $y = 1$ 时，$t = frac{pi}{2}$。
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计算微分: 对 $y = sin(t)$ 求导，得到 $dy = cos(t)dt$
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代入积分式: 将 $y = sin(t)$ 和 $dy = cos(t)dt$ 代入原积分式：
$int_0^{frac{pi}{2}} frac{sin^2t}{sqrt{1-sin^2t}} cos(t) dt$
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化简: 由于 $1 – sin^2t = cos^2t$，且在 $0 le t le frac{pi}{2}$ 区间内 $cos(t) ge 0$，所以 $sqrt{1-sin^2t} = sqrt{cos^2t} = cos(t)$。 代入后，积分式变为：
$int_0^{frac{pi}{2}} frac{sin^2t}{cos(t)} cos(t) dt$
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最终结果: 化简后，得到：
$int_0^{frac{pi}{2}} sin^2t dt$
通过这个巧妙的变量替换，我们成功地将一个复杂的积分简化为一个更容易计算的形式。 记住，选择合适的替换变量以及正确处理积分限和微分项是解题的关键。
