Если интегралы, зависящие от параметра, ещё не проходили, то можно и по-другому. После сведения к однократному можно выполнить замену

, затем разложить

в ряд, почленно проинтегрировать и найти сумму степенного ряда.
(Удалил своё решение, чтобы не мешать получить его самостоятельно.)