Bom, pela série de Fourier temos a seguinte relação:
Então vamos aplicar isso aqui, sabendo que e que a está definida para :
Aqui vamos usar a integração por partes. Lembra da fórmula? Olha só:
Chamando:
Ficamos com:
Substituindo valores:
Resolvendo a integral e simplificando:
Substituindo os valores restantes e usando que
Sabendo que para todo :
Finalmente: