А доказывается она явной конструкцией: эту плотность можно найти явно.
А именно — чтобы доказать, что функция "масса отрезаемой дуги" постоянна, нужно доказать, что её производная (при движении точки касания по внутренней окружности) равна нулю. То есть нам нужно проверить, что масса дуг FE и GH на картинке выше одинакова хотя бы в первом порядке, когда касательные очень близки.
А две "бесконечно близкие" касательные пересекаются в точке касания — поэтому "почти что" можно считать, что касательная "проворачивается" вокруг точки касания.