Given,
tan − 1 ( 6 y 9 − y 2 ) + cot − 1 ( 9 − y 2 6 y ) = 2 π 3 \tan^{- 1}\left(\dfrac{6y}{9 - {y}^{2}}\right) + \cot^{- 1}\left(\dfrac{9 - {y}^{2}}{6y}\right) = \dfrac{2\pi}{3} tan − 1 ( 9 − y 2 6 y ) + cot − 1 ( 6 y 9 − y 2 ) = 3 2 π
And 0 < ∣ y ∣ < 3 ⇒ y ∈ ( − 3 , 3 ) − { 0 } 0 < | y | < 3 ⇒ y \in \left(- 3, 3\right) - \left\{0\right\} 0 < ∣ y ∣ < 3 ⇒ y ∈ ( − 3 , 3 ) − { 0 }
Now taking, Case-l:
When 6 y 9 − y 2 > 0 ⇒ y > 0 \dfrac{6y}{9 - {y}^{2}} > 0 ⇒ y > 0 9 − y 2 6 y > 0 ⇒ y > 0
tan − 1 ( 6 y 9 − y 2 ) + tan − 1 ( 6 y 9 − y 2 ) = 2 π 3 \tan^{- 1} \left(\dfrac{6y}{9 - {y}^{2}}\right) + \tan^{- 1} \left(\dfrac{6y}{9 - {y}^{2}}\right) = \dfrac{2\pi}{3} tan − 1 ( 9 − y 2 6 y ) + tan − 1 ( 9 − y 2 6 y ) = 3 2 π
⇒ 2 tan − 1 ( 6 y 9 − y 2 ) = 2 π 3 ⇒ 2\tan^{- 1}\left(\dfrac{6y}{9 - {y}^{2}}\right) = \dfrac{2\pi}{3} ⇒ 2 tan − 1 ( 9 − y 2 6 y ) = 3 2 π
⇒ tan − 1 ( 6 y 9 − y 2 ) = π 3 ⇒ \tan^{- 1}\left(\dfrac{6y}{9 - {y}^{2}}\right) = \dfrac{\pi}{3} ⇒ tan − 1 ( 9 − y 2 6 y ) = 3 π
⇒ 6 y 9 − y 2 = 3 ⇒ \dfrac{6y}{9 - {y}^{2}} = \sqrt{3} ⇒ 9 − y 2 6 y = 3
⇒ 6 y = 9 3 − 3 y 2 ⇒ 6y = 9\sqrt{3} - \sqrt{3}{y}^{2} ⇒ 6 y = 9 3 − 3 y 2
⇒ 3 y 2 + 6 y − 9 3 = 0 ⇒ \sqrt{3}{y}^{2} + 6y - 9\sqrt{3} = 0 ⇒ 3 y 2 + 6 y − 9 3 = 0
⇒ 3 y 2 + 9 y − 3 y − 9 3 = 0 ⇒ \sqrt{3}{y}^{2} + 9y - 3y - 9\sqrt{3} = 0 ⇒ 3 y 2 + 9 y − 3 y − 9 3 = 0
⇒ ( y + 3 3 ) ( 3 y − 3 ) = 0 ⇒ \left(y + 3\sqrt{3}\right)\left(\sqrt{3}y - 3\right) = 0 ⇒ ( y + 3 3 ) ( 3 y − 3 ) = 0
y ≠ − 3 3 ∴ y = 3 y \ne - 3\sqrt{3} ∴ y = \sqrt{3} y = − 3 3 ∴ y = 3 as y ∈ ( 0 , 3 ) y \in ( 0, 3 ) y ∈ ( 0 , 3 )
Now taking, Case-II:
When 6 y 9 − y 2 < 0 ⇒ y < 0 \dfrac{6y}{9 - {y}^{2}} < 0 ⇒ y < 0 9 − y 2 6 y < 0 ⇒ y < 0
tan − 1 ( 6 y 9 − y 2 ) + π + tan − 1 ( 6 y 9 − y 2 ) = 2 π 3 \tan^{- 1}\left(\dfrac{6y}{9 - {y}^{2}}\right) + \pi + \tan^{- 1}\left(\dfrac{6y}{9 - {y}^{2}}\right) = \dfrac{2\pi}{3} tan − 1 ( 9 − y 2 6 y ) + π + tan − 1 ( 9 − y 2 6 y ) = 3 2 π
⇒ 2 tan − 1 ( 6 y 9 − y 2 ) = − π 3 ⇒ 2\tan^{- 1}\left(\dfrac{6y}{9 - {y}^{2}}\right) = - \dfrac{\pi}{3} ⇒ 2 tan − 1 ( 9 − y 2 6 y ) = − 3 π
⇒ tan − 1 ( 6 y 9 − y 2 ) = − π 6 ⇒ \tan^{- 1}\left(\dfrac{6y}{9 - {y}^{2}}\right) = - \dfrac{\pi}{6} ⇒ tan − 1 ( 9 − y 2 6 y ) = − 6 π
⇒ 6 y 9 − y 2 = − 1 3 ⇒ \dfrac{6y}{9 - {y}^{2}} = - \dfrac{1}{\sqrt{3}} ⇒ 9 − y 2 6 y = − 3 1
⇒ 6 3 y = − 9 + y 2 ⇒ 6\sqrt{3}y = - 9 + {y}^{2} ⇒ 6 3 y = − 9 + y 2
⇒ y 2 − 6 3 y − 9 = 0 ⇒ {y}^{2} - 6\sqrt{3}y - 9 = 0 ⇒ y 2 − 6 3 y − 9 = 0
⇒ y = 6 3 ± 108 + 36 2 = 6 3 ± 12 2 = 3 3 ± 6 ⇒ y = \dfrac{6\sqrt{3} \pm \sqrt{108 + 36}}{2} = \dfrac{6\sqrt{3} \pm 12}{2} = 3\sqrt{3} \pm 6 ⇒ y = 2 6 3 ± 108 + 36 = 2 6 3 ± 12 = 3 3 ± 6
As y ∈ ( − 3.0 ) , so y = 3 3 − 6 \text{As}y \in ( - 3 .0 ) , \text{so}y = 3\sqrt{3} - 6 As y ∈ ( − 3.0 ) , so y = 3 3 − 6
∴ Sum of solutions = 3 + ( 3 3 − 6 ) = 4 3 − 6 ∴ \text{Sum of solutions} = \sqrt{3} + ( 3\sqrt{3} - 6 ) = 4\sqrt{3} - 6 ∴ Sum of solutions = 3 + ( 3 3 − 6 ) = 4 3 − 6