dy = 2x dx ist wegen y = x2 zwar korrekt, aber wenig hilfreich. In dem Integral steht ein dx, und das muss weg, Umformen von dy = 2x dx nach dx liefert dx = dy / (2x).
Substituiere dx = dy / (2x) und y = x2 . Nach Termumformungen wirst du dann feststellen, dass du noch ein mal y = x2 substituieren kannst.