If $\mathrm{f}(\mathrm{x})=\int \frac{\mathrm{x}^2+\sin ^2 \mathrm{x}}{1+\mathrm{x}^2} \sec ^2 \mathrm{x} d…

If $\mathrm{f}(\mathrm{x})=\int \frac{\mathrm{x}^2+\sin ^2 \mathrm{x}}{1+\mathrm{x}^2} \sec ^2 \mathrm{x} d \mathrm{x}$ and $\mathrm{f}(0)=0$, then $\mathrm{f}(1)=$
  1. $\frac{\pi}{4}-1$
  2. $\tan 1+\frac{\pi}{4}$
  3. $1-\frac{\pi}{4}$
  4. $\tan 1-\frac{\pi}{4}$

Solution

$\begin{aligned} & \mathrm{f}(\mathrm{x})=\int \frac{\mathrm{x}^2+\sin ^2 \mathrm{x}}{1+\mathrm{x}^2} \cdot \sec ^2 \mathrm{x} d \mathrm{x} \\ & =\int \frac{1+\mathrm{x}^2+\sin ^2 \mathrm{x}-1}{1+\mathrm{x}^2} \cdot \sec ^2 \mathrm{x} d \mathrm{x} \\ & =\int\left(1-\frac{\cos ^2 \mathrm{x}}{1+\mathrm{x}^2}\right) \sec ^2 \mathrm{x} d \mathrm{x} \\ & =\int \sec ^2 \mathrm{x} d \mathrm{x}-\int \frac{\mathrm{dx}}{1+\mathrm{x}^2} \\ & =\mathrm{f}(\mathrm{x})=\tan \mathrm{x}-\tan ^{-1} \mathrm{x}+\mathrm{C} \\ & \because \mathrm{f}(0)=0 \Rightarrow \mathrm{c}=0\end{aligned}$ So, $\mathrm{f}(\mathrm{x})=\tan \mathrm{x}-\tan ^{-1} \mathrm{X}$ $\Rightarrow \mathrm{f}(1)=\tan 1-\tan ^{-1}(1)=\tan (1)-\frac{\pi}{4}$

Asked in: MHT CET 2022 (05 Aug Shift 2)

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