A meu ver é mais simples que isso. Particularmente, eu não vejo a necessidade de operar tanto com segmentos de reta. O que é importante é perceber de cara que o segmento M0 é o

. Basta perceber que:
(1) MQ = MP (o segmento MQ e MP têm o mesmo tamanho)
(2) MQ + M0 = 1 (a soma de MQ com M0 é o raio do círculo)
De (1) sabemos que MQ = MP, basta substituir MQ em (2):
MP + M0 = 1
Agora basta perceber que M0 é o cosseno do comprimento

, pois M0 é um comprimento que parte do ponto 0 no eixo dos cossenos e corresponde ao comprimento do arco.
O porém, como eu comentei anteriormente, é que esse cosseno dá um resultado negativo entre 0 e -1. Portanto, para obter o comprimento de MP é necessário expressar a resposta como

.