Почему пятИлетний пишется через И, а тысячЕлетний - через Е?

потому что слова-числительные пять и тысяча, входящие в состав сложных слов (то есть образованных путем сложения двух слов и имеющих два корня) пятилетний и тысячелетний, по-разному склоняются (изменяются по падежам). Числительное пять склоняется как существительные третьего склонения (Им. п. пять, Род. п. пяти, Дат. п. пяти, Вин. п. пять, Тв. п. пятью, Предл. п. пяти). Тысяча склоняется как существительное 2 скл. (Им. п. тысяча, Род. п. тысячи, Дат. п. тысяче, Вин. п. тысячу, Тв. п. тысячей, Предл. п. тысяче). В обоих словах использована форма Предл. падежа при словообразовании.