Question Number 57140 by mustakim420 last updated on 30/Mar/19
$$\underset{\:\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{1}} {\int}}\:\sqrt{\left(\mathrm{1}+{x}\right)\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)}\:{dx}\:\leqslant\:\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{8}} \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 30/Mar/19
$$\frac{\mathrm{1}+{x}}{\mathrm{2}}\geqslant\sqrt{{x}}\: \\ $$$$\frac{\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{2}}\geqslant\sqrt{{x}^{\mathrm{3}} }\: \\ $$$$\left(\mathrm{1}+{x}\right)\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)\geqslant\mathrm{4}×\left({x}^{\mathrm{4}} \right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}} \\ $$$$\left\{\left(\mathrm{1}+{x}\right)\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)\right\}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}} \geqslant\mathrm{2}{x} \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \sqrt{\left(\mathrm{1}+{x}\right)\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)}\:{dx}\geqslant\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \mathrm{2}{xdx} \\ $$$${I}\geqslant\mathrm{2}×\mid\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\mid_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \\ $$$${I}\geqslant\mathrm{1} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}+{x}+\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{2}}\geqslant\sqrt{\left(\mathrm{1}+{x}\right)\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)}\: \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \mathrm{2}+{x}+{x}^{\mathrm{3}} \:{dx}\geqslant\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \sqrt{\left(\mathrm{1}+{x}\right)\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)}\:{dx} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}×\mid\mathrm{2}{x}+\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}+\frac{{x}^{\mathrm{4}} }{\mathrm{4}}\mid_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \geqslant{I} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{2}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)\geqslant{I} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\frac{\mathrm{8}+\mathrm{2}+\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)\geqslant{I} \\ $$$$\frac{\mathrm{11}}{\mathrm{8}}\geqslant{I} \\ $$$${as}\:\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{8}}\geqslant\frac{\mathrm{11}}{\mathrm{8}}\:\:{so}\:\:\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{8}}\geqslant{I} \\ $$$${pls}\:{check}\: \\ $$$${so}\:\:\frac{\mathrm{11}}{\mathrm{8}}\geqslant{I}\geqslant\mathrm{1} \\ $$$$\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{8}}\geqslant\frac{\mathrm{11}}{\mathrm{8}}\geqslant{I}\geqslant\mathrm{1}\rightarrow\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{8}}\geqslant{I}\geqslant\mathrm{1} \\ $$$$\frac{\mathrm{11}}{\mathrm{8}}=\mathrm{1}.\mathrm{375}\:\:{and}\:\:\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{8}}=\mathrm{1}.\mathrm{875} \\ $$$${let}\:{other}\:{check}…{my}\:{thought}\:{of}\:{solving}… \\ $$$${or}\:{method}… \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \sqrt{\left(\mathrm{1}+{x}\right)\left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right)}\:{dx}\leqslant\sqrt{\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}+{x}\right){dx}×\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \left(\mathrm{1}+{x}^{\mathrm{3}} \right){dx}} \\ $$$${I}\leqslant\sqrt{\mid\left({x}+\frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\right)\mid_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} ×\mid\left({x}+\frac{{x}^{\mathrm{4}} }{\mathrm{4}}\right)\mid_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} }\: \\ $$$${I}\leqslant\sqrt{\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}×\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}\:} \\ $$$${I}\leqslant\sqrt{\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{8}}\:\:}\:\:\:\:\:\:\sqrt{\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{8}}}\:=\mathrm{1}.\mathrm{3693} \\ $$