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... sin⁸ α + cos⁸ α
= ( sin⁴ α + cos⁴ α )² - 2 sin⁴ α cos⁴ α
= [ ( sin² α + cos² α )² - 2 sin² α cos² α ]² - 2 sin⁴ α cos⁴ α
= ( 1 - 2 sin² α cos² α )² - 2 sin⁴ α cos⁴ α
= 1 - 4 sin² α cos² α + 4 sin4 α cos4 α ) - 2 sin⁴ α cos⁴ α
= 1 - 4 sin² α cos² α + 2 sin⁴ α cos⁴ α
= 2 ( sin⁴ α cos⁴ α - 2 sin² α cos² α + 1 ) - 1
= 2 ( sin² α cos² α - 1 )² - 1
If : sin⁸ α + cos⁸ α ≥ 1/8,
then : 2 ( sin² α cos² α - 1 )² - 1 ≥ 1/8
∴ 2 ( sin² α cos² α - 1 )² ≥ 9/8
∴ ( sin² α cos² α - 1 )² ≥ 9/16
∴ sin² α cos² α -1 ≤ (-3/4) ... or ... sin² α cos² α - 1 ≥ (3/4)
∴ sin² α cos² α ≤ (1/4) ......... or ... sin² α cos² α ≥ 7/4
∴ (-1/2) ≤ sin α cos α ≤ (1/2) ... or ... sin α cos α ≤ (-√7 /2) or sin α cos α ≥ (√7 /2)
∴ -1 ≤ ( 2 sin α cos α ) ≤ 1
∴ -1 ≤ ( sin 2α ) ≤ 1, which is true ∀α ∈ ℝ.
... Hence, the result.
___________________________________________
isn't this a circle?
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... sin⁸ α + cos⁸ α
= ( sin⁴ α + cos⁴ α )² - 2 sin⁴ α cos⁴ α
= [ ( sin² α + cos² α )² - 2 sin² α cos² α ]² - 2 sin⁴ α cos⁴ α
= ( 1 - 2 sin² α cos² α )² - 2 sin⁴ α cos⁴ α
= 1 - 4 sin² α cos² α + 4 sin4 α cos4 α ) - 2 sin⁴ α cos⁴ α
= 1 - 4 sin² α cos² α + 2 sin⁴ α cos⁴ α
= 2 ( sin⁴ α cos⁴ α - 2 sin² α cos² α + 1 ) - 1
= 2 ( sin² α cos² α - 1 )² - 1
If : sin⁸ α + cos⁸ α ≥ 1/8,
then : 2 ( sin² α cos² α - 1 )² - 1 ≥ 1/8
∴ 2 ( sin² α cos² α - 1 )² ≥ 9/8
∴ ( sin² α cos² α - 1 )² ≥ 9/16
∴ sin² α cos² α -1 ≤ (-3/4) ... or ... sin² α cos² α - 1 ≥ (3/4)
∴ sin² α cos² α ≤ (1/4) ......... or ... sin² α cos² α ≥ 7/4
∴ (-1/2) ≤ sin α cos α ≤ (1/2) ... or ... sin α cos α ≤ (-√7 /2) or sin α cos α ≥ (√7 /2)
∴ -1 ≤ ( 2 sin α cos α ) ≤ 1
∴ -1 ≤ ( sin 2α ) ≤ 1, which is true ∀α ∈ ℝ.
... Hence, the result.
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