早稲田の過去問です
http://i.imgur.com/8z0ilIi.jpg

どういう過程のもとこんな置換がされたのかがわかりません↓
http://i.imgur.com/9XnE6S0.jpg

できればこの置換を思いつく過程とか考え方とか導き方も一緒にお願いします