доказывается геометрически без всякого жульничества: первое - так как катет короче гипотенузы, которая короче стягивающей эту гип. дуги (не важно, если не определена длина дуги, главное, что кратчайщее расстояние - прямая);
Очень даже важно. До тех пор, пока не определено понятие длины кривой вообще -- даже и сам термин "кратчайшее" вполне бессмысленен.
надеюсь, Вы согласны, что площадь сектора можно посчитать без жульничества и без интегрирования
Нет, разумеется. Т.е. посчитать на эмпирическом уровне строгости можно, разумеется. Но вот связать эту площадь с длиной, которой и вообще-то пока что нет (как и самой площади, кстати) -- это вряд ли.
Для сравнения -- приведу Вам
полный аналог Вашей аргументации.
"Известно, что дважды два -- четыре. Мы, правда, не знаем пока, что такое два... Но зато насчёт четвёрки -- какой крутой вывод!"
Согласно аксиомам (или их следствиям - зависит от системы аксиом) евкл. геометрии, евкл. пространство - метрическое, и расстояние между двумя точками - это и есть то "кратчайшее расстояние";
любая непрерывная кривая, соединяющая две точки, если для нее вообще определена длина, длиннее отрезка с концами в этих точках. Так что достаточно постулировать, что у окружности существует длина. Только не надо спрашивать, что такое "непрерывная кривая", если настаиваете, забейте на первый абзац и читайте со второго.
А вообще, любая замк. выпуклая ломаная, вписанная в окружность, короче любой замк. выпуклой ломаной, целиком содержащей окружность внутри - доказывается элементарно.
После чего можно и определить длину окружности известным образом, что и делается классе в 8-м, в отдельных местах без жульничества.
Точно так же и площадь круга считается - хоть из принципа Кавальери (да, это эмпирическое интегрирование, если хотите, но и при "строгом интегрировании" постулируется, что площадь - это интеграл, так что, в Вашем понимании, любое вычисление площади криволинейной фигуры - жульничество); хоть как предел вписанных многоугольников (aka метод исчерпывания).
Не хотите считать площади - сравнивайте длину дуги и касательной.
Да, к слову 2 = 1+1, по определению. А если начать ловить блох - можно до оснований математики дойти, чтобы пару чисел перемножить.