потом выбирается направление и проводится прямая, которая делит окружность на две дуги
Ну так это не то же самое что "вторая точка выбирается равномерно".
Можете считать, что дуга, на которую попадает первая точка, фиксирована (и даже половинка дуги). Теперь Вам нужно найти угол, под которым видна противоположная дуга (или сторона), в зависимости от положения первой точки, и проинтегрировать.
Я насчёт этого и хотел спросить, задание угла не то же самое, что задать точку? Если угол задаём, то мы можем две касательные провести, которые с помощью точек не задаются, но вероятность выбрать эти касательные ноль, поэтому задание точки или угла можно сказать равносильны (по точке угол восстанавливается, по углу точка восстанавливается). Или так делать нельзя?