Question Number 199468 by Calculusboy last updated on 04/Nov/23
Answered by witcher3 last updated on 04/Nov/23
$$\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2021}\pi}\Leftrightarrow \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\mathrm{1}}{\mathrm{e}^{\mathrm{t}^{\mathrm{2021}} } }\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2022}} \right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2022}}} \mathrm{dt}=\mathrm{I} \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \mathrm{e}^{−\mathrm{t}^{\mathrm{2021}} } \left(\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2022}} \right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2022}}} \mathrm{dt} \\ $$$$\mathrm{e}^{\mathrm{x}} \geqslant\mathrm{1}+\mathrm{x}\Rightarrow\mathrm{e}^{−\mathrm{x}} \leqslant\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{x}},\forall\mathrm{x}\geqslant\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{prof}\:\mathrm{x}\rightarrow\mathrm{e}^{\mathrm{x}} \:\mathrm{is}\:\mathrm{convexe}\:\:\mathrm{graphe}\:\mathrm{of}\:\mathrm{x}\rightarrow\mathrm{e}^{\mathrm{x}} \:\mathrm{is}\:\mathrm{up}\:\mathrm{to}\:\mathrm{tangent}\:\mathrm{in}/\mathrm{zero} \\ $$$$\mathrm{e}^{\mathrm{x}} \geqslant\mathrm{e}^{\mathrm{0}} \left(\mathrm{x}−\mathrm{0}\right)+\mathrm{e}^{\mathrm{0}} =\mathrm{x}+\mathrm{1} \\ $$$$\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}\right)^{\mathrm{a}} \leqslant\mathrm{1}+\mathrm{at},\forall\mathrm{a}\in\left[\mathrm{0},\mathrm{1}\left[\:\mathrm{t}>\mathrm{0}\right.\right. \\ $$$$\mathrm{t}\rightarrow\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}\right)^{\mathrm{a}} \:\:\mathrm{concave}\:\Rightarrow\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}\right)^{\mathrm{a}} \leqslant\mathrm{at}+\mathrm{1}\:\:\left\{\mathrm{tangent}\:\mathrm{in}\:\mathrm{zero}\right\} \\ $$$$\mathrm{e}^{−\mathrm{t}^{\mathrm{2021}} } \leqslant\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2021}} } \\ $$$$\left(\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2022}} \right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2022}}} \leqslant\mathrm{1}+\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{2022}} }{\mathrm{2022}}<\mathrm{1}+\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{2021}} }{\mathrm{2022}}<\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2021}} ,\forall\mathrm{t}\in\left[\mathrm{0},\mathrm{1}\right] \\ $$$$\mathrm{I}\leqslant\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{2022}} }{\mathrm{2022}}}{\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2021}} }\mathrm{dt}<\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{1}} \frac{\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2021}} }{\mathrm{1}+\mathrm{t}^{\mathrm{2021}} }\mathrm{dt}=\mathrm{1} \\ $$$$\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2021}\pi} \frac{\mathrm{1}}{\mathrm{e}^{\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2021}\pi}\right)^{\mathrm{2021}} } }\sqrt[{\mathrm{2022}}]{\left(\mathrm{1}+\left(\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{2021}\pi}\right)^{\mathrm{2022}} \right.}\mathrm{dx}<\mathrm{1} \\ $$$$\: \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$