Другой способ. Выполнив замену

, привести интеграл к виду

, а затем, почленным интегрированием, свести интеграл к стандартной сумме

.
См. похожие задачи (в частности, 3036) в §8 «Нахождение определенных интегралов с помощью рядов» книги
Демидович Б.П. Сборник задач и упражнений по математическому анализу.