まず,を等比級数に展開すると,
となるが,この各項は部分積分により,
となる。したがって,求める定積分は,
となる。ここで,
という公式を使ったが,気になる人のために,その証明も以下に示す。
証明のために,次の関数を考える。
・・・・・・・・・・・・・・ (1)
これは などで0になることと,
であることから,以下のように因数分解できる。
この式のの係数は,
である。
一方(1)は,マクローリン展開を使うと,
となるので,これのの係数は
である。したがって,
,
すなわち,
であることがわかる。
(参考) は,ツェータ(ゼータ)関数と呼ばれ,
上の結果は
であることを示している。