По-разному — это как? Тождество такое странное — это откуда?
Я бы попробовал сделать это конкретно на

. Потом на

. Потом на

. Глядишь, какие-нибудь закономерности увидятся, ковыряться до бесконечности не придётся.
График данной функции, конечно, уже давно перед глазами?