Substituieren heißt (kommt aus dem Lateinischen) "Ersetzen". Ich habe also u durch x^2 ersetzt. Wir müssen aber auch dx ersetzen. Wir wollen da du stehen haben. Deswegen ergibt sich
u = x^2
--> du = 2x dx
Vereinfacht ausgedrückt wird jede Seite der Substitution abgeleitet und je ein du bzw. dx angesetzt ;).
Die 1/2 kommt also aus der Substitution, denn wenn wir du = 2x dx, nach dx auflösen, dann haben wir dx = du/(2x).
Wir können also nun das dx durch diesen Ausdruck ersetzen. Das 1/2 habe ich dann aus dem Integral gezogen ;).