Что я делаю неправильно?
Да как-то всё неправильно. Начнём с того, что нельзя использовать одну и ту же букву и в пределе, и в переменной интегрирования. Пустячок, казалось бы, но он уже напрочь отшибает у Вас понимание того, что Вы делаете. Потом ещё какая-то странная сумма квадратов, но она уже несущественна на фоне всего остального.