If $\sin ^{-1} \frac{2 a}{1+a^{2}}+\sin ^{-1} \frac{2 b}{1+b^{2}}=2 \tan ^{-1} x$, prove that $x=\frac{a+b}{1-a b}$
Let:
$a=\tan z$
$b=\tan y$
Then,
$\sin ^{-1} \frac{2 a}{1+a^{2}}+\sin ^{-1} \frac{2 b}{1+b^{2}}=2 \tan ^{-1} x$
$\Rightarrow \sin ^{-1} \frac{2 \tan z}{1+\tan ^{2} z}+\sin ^{-1} \frac{2 \tan y}{1+\tan ^{2} y}=2 \tan ^{-1} x$
$\Rightarrow \sin ^{-1}(\sin 2 z)+\sin ^{-1}(\sin 2 y)=2 \tan ^{-1} x$ $\left[\because \sin 2 x=\frac{2 \tan x}{1+\tan ^{2} x}\right]$
$\Rightarrow 2 z+2 y=2 \tan ^{-1} x$
$\Rightarrow \tan ^{-1} a+\tan ^{-1} b=\tan ^{-1} x \quad[\because a=\tan z$ and $b=\tan y]$
$\Rightarrow \tan ^{-1} \frac{a+b}{1-a b}=\tan ^{-1} x \quad\left[\because \tan ^{-1} x+\tan ^{-1} y=\tan ^{-1} \frac{x+y}{1-x y}\right]$
$\Rightarrow x=\frac{a+b}{1-a b}$