, но он должен быть равномерно сходящимя,
1) Кому он должен-то?...
2) И не сходится он равномерно.
3) И не обязательно это для корректности почленного интегрирования.
1) Сумма должна быть равномерно сходящейся
2) Раз не сходится равномерно, как этот интеграл представить через дилогарифм Эйлера?
3) Разве для того, что бы поменять знак суммы и интеграла местами, не нужно, что бы сумма была равномерно сходящейся?