Esto es sólo el Teorema Fundamental del Cálculo.
Un PDF (de forma univariante de distribución) es una función definida de tal manera que es 1.) en todas partes no-negativos y 2.) integra a más de 1 $\Bbb R$.
Si definimos $F(x) = \int_{-\infty}^x f(t)\ dt$, luego el Teorema Fundamental del Cálculo da el resultado deseado.
Esta función, $F(x)$, que se llama la "función de distribución acumulativa," o CDF. Se define de esta manera, por lo que la relación entre el CDF y el PDF no es casual, es por diseño.
Tenga en cuenta que el último paso es incorrecto: $x$ es la variable independiente de la derivada ahí, y es también el límite superior de la integral (de modo que la integral resultante será una función en términos de $x$). Usted no puede mover el $d/dx$ dentro de la integral.