Question Number 118541 by bramlexs22 last updated on 18/Oct/20
$$\:\:\:\int\:\mathrm{tan}\:\left({x}\right).\mathrm{tan}\:\left(\mathrm{2}{x}\right).\mathrm{tan}\:\left(\mathrm{3}{x}\right)\:{dx}\:=\:? \\ $$
Commented by bramlexs22 last updated on 18/Oct/20
$${thank}\:{you}\:{all}\: \\ $$
Answered by Lordose last updated on 18/Oct/20
$$\mathrm{set}\:\mathrm{tanx}=\mathrm{u} \\ $$$$\int\frac{\mathrm{u}\centerdot\frac{\mathrm{2u}}{\mathrm{1}−\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }\centerdot\frac{\mathrm{u}+\mathrm{tan2x}}{\mathrm{1}−\mathrm{utan2x}}}{\mathrm{1}+\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }\mathrm{du} \\ $$$$\int\frac{\frac{\mathrm{2u}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }\centerdot\frac{\mathrm{u}+\frac{\mathrm{2u}}{\mathrm{1}−\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{2u}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }}}{\mathrm{1}+\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }\mathrm{du} \\ $$$$\int\frac{\frac{\mathrm{2u}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }\centerdot\frac{\mathrm{u}−\mathrm{u}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2u}}{\mathrm{1}−\mathrm{u}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2u}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{1}+\mathrm{u}^{\mathrm{2}} }\mathrm{du} \\ $$$$\int\frac{\mathrm{2u}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{3}−\mathrm{u}^{\mathrm{2}} \right)}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{u}^{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{1}−\mathrm{3u}^{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{1}+\mathrm{u}^{\mathrm{2}} \right)}\mathrm{du} \\ $$$$\int\frac{\mathrm{2u}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{3}−\mathrm{u}^{\mathrm{2}} \right)}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{u}^{\mathrm{4}} \right)\left(\mathrm{1}−\mathrm{3u}^{\mathrm{2}} \right)}\mathrm{du} \\ $$$$\left(\mathrm{1}−\mathrm{u}^{\mathrm{4}} \right)=\mathrm{y}\:\Rightarrow\:\mathrm{dy}=−\mathrm{3u}^{\mathrm{3}} \mathrm{du} \\ $$$$\mathrm{u}^{\mathrm{2}} =\sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{y}} \\ $$$$−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\int\frac{\mathrm{3}−\sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{y}}}{\mathrm{y}\left(\mathrm{1}−\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{y}}\right)}\mathrm{dy} \\ $$$$\left(\mathrm{1}−\mathrm{y}\right)=\mathrm{w}\:\mathrm{dw}=−\mathrm{dy} \\ $$$$\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\int\frac{\mathrm{3}−\sqrt{\mathrm{w}}}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{w}\right)\left(\mathrm{1}−\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{w}}\right)}\mathrm{dw} \\ $$$$\sqrt{\mathrm{w}}=\:\mathrm{t}\:\Rightarrow\:\mathrm{dw}=\mathrm{2tdt} \\ $$$$\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\int\frac{\mathrm{t}\left(\mathrm{3}−\mathrm{t}\right)}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}\right)\left(\mathrm{1}−\mathrm{3t}\right)}\mathrm{dt} \\ $$$$\mathrm{To}\:\mathrm{be}\:\mathrm{continued} \\ $$
Answered by TANMAY PANACEA last updated on 18/Oct/20
$${tan}\mathrm{3}{x}=\frac{{tan}\mathrm{2}{x}+{tanx}}{\mathrm{1}−{tan}\mathrm{2}{xtanx}} \\ $$$${tan}\mathrm{3}{x}−{tan}\mathrm{2}{x}−{tanx}={tan}\mathrm{3}{xtan}\mathrm{2}{xtanx} \\ $$$$\int{tan}\mathrm{3}{x}−{tan}\mathrm{2}{x}−{tanx}\:\:{dx} \\ $$$$\frac{{lnsec}\mathrm{3}{x}}{\mathrm{3}}−\frac{{lnsec}\mathrm{2}{x}}{\mathrm{2}}−\frac{{lnsex}}{\mathrm{1}}+{c} \\ $$
Commented by mnjuly1970 last updated on 18/Oct/20
$${very}\:{nice}\:{solutio}\:{sir}\:.. \\ $$$${thak}\:{you}\:{master}… \\ $$
Commented by TANMAY PANACEA last updated on 18/Oct/20
$${most}\:{welcome}\:{sir} \\ $$
Answered by benjo_mathlover last updated on 18/Oct/20
$${using}\:{the}\:{sum}\:{of}\:{angles}\:{identity} \\ $$$$\mathrm{tan}\:\mathrm{3}{x}\:=\:\frac{\mathrm{tan}\:{x}+\mathrm{tan}\:\mathrm{2}{x}}{\mathrm{1}−\mathrm{tan}\:{x}\:\mathrm{tan}\:\mathrm{2}{x}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{tan}\:\mathrm{3}{x}\:−\:\mathrm{tan}\:{x}\:\mathrm{tan}\:\mathrm{2}{x}\:\mathrm{tan}\:\mathrm{3}{x}\:=\:\mathrm{tan}\:{x}+\mathrm{tan}\:\mathrm{2}{x} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{tan}\:{x}\:\mathrm{tan}\:\mathrm{2}{x}\:\mathrm{tan}\:\mathrm{3}{x}\:=\:\mathrm{tan}\:\mathrm{3}{x}−\mathrm{tan}\:{x}−\mathrm{tan}\:\mathrm{2}{x}\: \\ $$$${now}\:{integration}\:{can}\:{be}\:{we}\:{write}\:{as}\: \\ $$$$\int\:\mathrm{tan}\:{x}\:\mathrm{tan}\:\mathrm{2}{x}\:\mathrm{tan}\:\mathrm{3}{x}\:{dx}\:=\: \\ $$$$\int\:\mathrm{tan}\:\mathrm{3}{x}−\mathrm{tan}\:\mathrm{2}{x}−\mathrm{tan}\:{x}\:{dx}\:= \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\mathrm{ln}\:\mid\mathrm{cos}\:\mathrm{3}{x}\mid\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{ln}\:\mid\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}\mid\:+\:\mathrm{ln}\:\mid\mathrm{cos}\:{x}\mid\:+\:{c} \\ $$