Пойдем путем наименьшего сопротивления:
1) сделаем подстановку

. Имеем функцию

.
2) Раскладываем ее ряд (относительно

):

.
3) Теперь -- бином Ньютона:
4) Вводим новую переменну

и меняем порядок суммирования:

.
5) Собственно, почти все. Кроме нескольких деталей. а) перейти обратно к

. б) Мы потеряли минус перед всем выражением на втором шаге. в) внутренняя сумма выражается через многочлен Чебышева второго рода

. Окончательно имеем:
