Respuesta: 67

Pista pequeña:

Sea $u = \sin^2 x$ y $v = \cos^2 x,$ de modo que $u + v = 1;$ toda suma de potencias simétrica es un polinomio en $p = uv$

Pista grande:

$u^5 + v^5 = 1 - 5p + 5p^2;$ despeje $p$ (solo una raíz satisface $p \le \frac{1}{4}$) y sustituya en $u^6 + v^6 = 1 - 6p + 9p^2 - 2p^3$

Solución:

Sea $u = \sin^2 x$ y $v = \cos^2 x,$ de modo que $u + v = 1,$ y sea $p = uv.$ Al desarrollar $(u+v)^5$ se obtiene $u^5 + v^5 = 1$ $- 5p(u+v)^3 + 5p^2(u+v)$ $= 1 - 5p + 5p^2,$ así que la hipótesis se convierte en $$\begin{aligned} 1 - 5p + 5p^2 &= \frac{11}{36} \\ &\Longrightarrow 36p^2 - 36p \\ &\quad {}+ 5 = 0, \end{aligned}$$ con raíces $p = \frac{1}{6}$ y $p = \frac{5}{6}.$ Como $p = \sin^2 x \cos^2 x$ $= \frac{1}{4}\sin^2 2x \le \frac{1}{4},$ debemos tener $p = \frac{1}{6}.$

De manera similar, $$\begin{aligned} u^6 + v^6 &= (u^2 + v^2)^3 \\ &\quad {}- 3p^2(u^2+v^2) \\ &= (1 - 2p)^3 \\ &\quad {}- 3p^2(1 - 2p) \\ &= 1 - 6p + 9p^2 - 2p^3. \end{aligned}$$ Sustituyendo $p = \frac{1}{6},$ $$\begin{aligned} u^6 + v^6 &= 1 - 1 + \frac{1}{4} - \frac{1}{108} \\ &= \frac{26}{108} = \frac{13}{54}, \end{aligned}$$ así que $m + n = 13 + 54 = 67.$