Question Number 155883 by john_santu last updated on 05/Oct/21
$$\int\:\frac{\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} {x}}{\mathrm{1}−\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} {x}}\:{dx}=? \\ $$
Commented by aliyn last updated on 05/Oct/21
$$\boldsymbol{{I}}\:=\:\int\:\frac{\boldsymbol{{tan}}^{\mathrm{2}} \boldsymbol{{x}}}{\mathrm{1}\:−\:\boldsymbol{{tan}}^{\mathrm{2}} \boldsymbol{{x}}}\:\boldsymbol{{dx}} \\ $$$$ \\ $$$$\boldsymbol{{Solution}}: \\ $$$$ \\ $$$$\boldsymbol{{I}}\:=\:\int\:\frac{\boldsymbol{{sec}}^{\mathrm{2}} \boldsymbol{{x}}\:−\:\mathrm{1}}{\boldsymbol{{sec}}^{\mathrm{2}} \boldsymbol{{x}}\:\left(\:\boldsymbol{{cos}}^{\mathrm{2}} \boldsymbol{{x}}\:−\:\boldsymbol{{sin}}^{\mathrm{2}} \boldsymbol{{x}}\:\right)}\:\boldsymbol{{dx}}\: \\ $$$$ \\ $$$$\boldsymbol{{I}}\:=\:\int\:\frac{\boldsymbol{{sec}}^{\mathrm{2}} \boldsymbol{{x}}\:−\:\mathrm{1}}{\boldsymbol{{sec}}^{\mathrm{2}} \boldsymbol{{x}}\:\left(\:\boldsymbol{{cos}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}\right)}\:\boldsymbol{{dx}}\:=\:\int\:\frac{\boldsymbol{{dx}}}{\boldsymbol{{cos}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}}\:−\:\int\:\frac{\boldsymbol{{cos}}^{\mathrm{2}} \boldsymbol{{x}}}{\boldsymbol{{cos}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}}\:\boldsymbol{{dx}} \\ $$$$ \\ $$$$\boldsymbol{{I}}\:=\:\int\:\boldsymbol{{sec}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}\:\boldsymbol{{dx}}\:−\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\int\:\frac{\left(\:\mathrm{1}+\:\boldsymbol{{cos}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}\right)}{\boldsymbol{{cos}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}}\:\boldsymbol{{dx}}\: \\ $$$$ \\ $$$$\boldsymbol{{I}}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\int\:\boldsymbol{{sec}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}\:×\:\frac{\boldsymbol{{sec}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}\:+\:\boldsymbol{{tan}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}}{\boldsymbol{{sec}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}\:+\:\boldsymbol{{tan}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}}\:\boldsymbol{{dx}}\:−\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\int\:\left(\mathrm{1}\right)\:\boldsymbol{{dx}} \\ $$$$ \\ $$$$\boldsymbol{{I}}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\:\boldsymbol{{ln}}\:\mid\:\boldsymbol{{sec}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}\:+\:\boldsymbol{{tan}}\mathrm{2}\boldsymbol{{x}}\:\mid\:−\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\boldsymbol{{x}}\:+\:\boldsymbol{{C}} \\ $$$$ \\ $$$$\square\:\boldsymbol{{M}}\: \\ $$