まずは変数変換をします.
\(\Large 2 \pi n \equiv x \)
\(\Large 2 \pi \cdot dn = dx \)
\(\Large dn = \frac{1}{2 \pi} dx \)
ここで,重要なのが,積分の範囲.
\(\Large 0 \sim n \sim 1 \)
\(\Large 0 \sim x \sim 2 \pi \)
となります.
従って,
\(\Large
\begin{eqnarray} P_{W(n)} &=& \frac{1}{8 \pi} \displaystyle \int_ 0^{2 \pi} \left( 1 - cos x \right)^2 dx \\
&=& \frac{1}{8 \pi} \displaystyle \int_ 0^{2 \pi} \left( 1 - 2 cos x + cos^2 x\right) dx \
\end{eqnarray} \)
となります.
ここで,三角関数の公式,
\(\Large cos A \cdot cos B = \frac{1}{2} \left[ cos (A+B) + cos (A-B) \right] \)
\(\Large A = B =x \)
\(\Large cos^2 x = \frac{1}{2} cos 2x + \frac{1}{2} \)
を使って,
\(\Large
\begin{eqnarray} P_{W(n)} &=& \frac{1}{8 \pi} \displaystyle \int_ 0^{2 \pi} \left(\frac{3}{2} - 2 cos x + cos 2x \right) dx \\
&=& \frac{1}{8 \pi} \left[\frac{3}{2}x - 2 sin x + \frac{1}{2} sin 2x \right]_0^{2 \pi} dx \\
&=&
\frac{1}{8 \pi} \cdot \frac{6 \pi}{2} \\
&=& \frac{3}{8} \\
&=& 0.375 \\
\end{eqnarray} \)
となります.
つまり,
0.375倍
が補正の値となります.
では,実際に確かめてみましょう.