Substitute tan(x)= t,
∴sec2xdx=dt
sec2x=1+tan2x=1+t2
∴I=∫11−tan2xdx=∫11−t2dt1+t2
Now we need to split the denominator by Using Partial Fractions;
1(1−t2)(1+t2)=12(1−t2)+(1+t2)(1−t2)(1+t2)=12[11+t2+11−t2]11−t2=12[11+t+11−t]
So we have,
1(1−t2)(1+t2)=12[11+t2+12[11+t+11−t]]∴∫1(1−t2)(1+t2)dt=∫1211+t2+1411+t+1411−tdt⇒I=12∫11+t2dt+14∫11+tdt+14∫11−tdt
I=12tan−1t+14log(1+t)−14log(1−t)+C
put t=tan(x)
I=x2+14log[1+tan(x)1−tan(x)]+C
ALso,
tan(π4+x)=1+tan(x)1−tan(x)
∴I=x2+14log[tan(π4+x)]+C