Но можно ли это как-то упростить, чтобы адекватно посчитать матожидание?
Это не упрощать надо, а с самого начала записывать адекватно.
Вот, скажем: как Вы думаете, что это за зверь --

?... и чему, соответственно, он равен (ну хоть в простейшем случае, когда

?...
А ведь после умножения общего члена суммы на

она не так уж и принципиально изменится...