Но выражение получается слишком громоздкое.
Да разве это - громоздкое? Вы еще не видали громоздких...
Замена - хороша (вот только зачем волны над...?)
Посчитав Ваше "громоздкое", сразу можно увидеть:
1.
- решение
2. При
,
убывает (и наоборот). Значит ....?
Если интересуют показатели Ляпунова цикла (кстати, в формуле для него у Вас опечатка - пропущена двойка) - вот тут и будет "громоздко": надо будет найти в точности решение для цикла, сосчитать для него первую вариацию, и проинтегрировать полученное для нее уравнение... Мало не покажется...